2000年初，经过多次论证，铁道部拿出270km/h高速列车产业化项目报告，并提交原国家计划委员会，当年下半年，国家计委以2458号文件正式批准立项，同时列入国家高新技术产业化发展计划项目。该文件明确这是中国具有完全自主知识产权的高速列车，并命名为“中华之星”。2001年4月，铁道部下达“270km/h高速列车设计任务书”，确定了列车的总参数，由此拉开了“中华之星”自主研发的序幕。中国工程院院士、南车集团株洲电力机车厂高速研究所所长刘友梅被任命为该项目的总设计师。在铁道部下达的设计任务书中，对“中华之星”的用途有很明确的说明：京沈快速客运通道主型列车，未来高速铁路的中短途高速列车和跨线快速列车。“中华之星”的立项明确是以“产业化”为目标，预计用两年左右时间，达到年生产15列“中华之星”的能力。按照规划，“中华之星”项目总投资1.3亿元人民币，其中国家拨款4000万元，铁道部投资4000万元，企业推进，“中华之星”项目集中了当时国内铁路机车车辆制造和研发的最核心力量进行联合攻关。“中华之星”的研发工作集合了南、北车集团旗下的四大铁路机车车辆企业（株洲电力机车厂、大同机车厂、长春客车厂、青岛四方机车车辆厂）、四大科研院所（中国铁道科学研究院、株洲电力机车研究所、四方车辆研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所）和两个高等院校（西南交通大学、中南大学）。其中，株洲电力机车厂和大同机车厂分别负责研制一台动力车，长春客车厂负责研制4节拖车，四方机车车辆厂负责研制5节拖车。
2001年8月，“中华之星”项目通过了技术设计审查，开始进入试制阶段。在随后一年多的试制阶段，四个主机厂制造的动力车和拖车分别在西南交通大学国家牵引动力重点实验室的滚动试验台上通过了330km/h、400km/h速度的模拟动力学试验。
2002年9月，“中华之星”动车组集结在位于北京东郊的中国铁道科学研究院环行铁道试验基地，开始进行列车编组调试。试验期间，动力车头的各项功能测试完成，包括牵引、制动、电空联合制动等基本功能得到了验证，随后又完成了机车调试。当年11月，“中华之星”分别在北京环行铁道试验基地和秦沈客运专线上进行了高速综合性能试验。
2002年11月27日，“中华之星”在冲刺试验达到321.5公里的最高时速，创造了当时中国铁路试验速度的最高记录。2002年11月28日 时任铁道部部长傅志寰视察并计划试乘中华之星，列车在先进行的空车试验中，驶回基地前出现A级重大故障：因进口部件（车辆轴承）温度高达109℃触动了车载轴温报警系统。于是决定停止试验。
从2003年1月起，“中华之星”开始在秦沈客运专线上进行线路运行考核。中华之星自2003年4月载客试运营，截止到2004年12月，“中华之星”在秦沈客运专线累计运行53.6万公里，创造了目前中国铁路新型机车车辆试验运行考核里程最长、运行考核速度最高的纪录。期间出现过故障，但最终“经受了新产品最严格的试验和考核”。2005年初，“中华之星”在经历了53.6万公里的线路运行考核，两节动力车和9节拖车分别返厂进行“解体拆检”，拆检后没有发现任何重大问题，可以确认整车和零部件状态良好。
“中华之星”于2005年8月1日正式投入服务，来往沈阳至山海关之间，运营临时准高速班次，配属沈阳铁路局。列车营运最高速度限制在160km/h。全程400公里用时3小时。2006年8月2日，“中华之星”完成了最后一次营运任务，车辆已停驶。
“中华之星”在2011年3月12日晚返回沈北，正在进行车体翻新及内部打扫工作。
