A principios de los años 80, RENFE decidió modernizar sus coches de viajeros con dos objetivos: hacerlos más cómodos y tener material que pudiera circular a velocidades cercanas a 160 km/h. Para ello alcanzó un acuerdo con la SNCF y le alquiló una remesa de coches Corail, que una vez probados en la red española dieron el resultado esperado. Obtenida la licencia del constructor francés, la compañía española encargó la construcción de las primeras unidades de la Serie 10000 a CAF, MACOSA y Babcock&Wilcox, que entregaron las primeras coches en 1984. Con este nuevo material equipado con aire acondicionado y bogie Gran Confort, la operadora dotó al expreso Pablo Picasso que unía Málaga con Bilbao ese mismo año para extender, poco después, su uso al resto de trenes nocturnos de la compañía dando lugar a los trenes Estrella.

Dado su carácter de tren convencional, formado por una locomotora que arrastra varios coches, los trenes Estrella han sido traccionados por diferente material ferroviario a lo largo de su vida útil como la Serie 250, la Serie 251, la Serie 252, la Serie 269, la Serie 319, Serie 333 y la Serie 334. Además, junto a la Serie 10000, Renfe ha usado series de otros coches como la 9000 o la 8000, oportunamente modificadas.

En su máximo apogeo, el servicio llegó a tener más de una veintena de trenes Estrella circulando.

Hasta el año 2012 había otra relación para las temporadas de verano, Navidad y Semana Santa entre Bilbao y Málaga. Desde comienzo del 2013 no circula y ha sido sustituido por un Alvia del 12 de julio al 8 de septiembre del mismo año, circulando tres veces a la semana por la alta velocidad vía Logroño entre semana como una relación diurna y por Valladolid los fines de semana como relación nocturna.

El 6 de abril de 2015, Renfe decidió eliminar definitivamente el servicio Estrella Costa Brava entre Barcelona y Madrid, tras más de 30 años de servicio. Con esta supresión se cierra una etapa en unos servicios nocturnos de larga distancia que modernizaron el ferrocarril español.

Los Estrella admiten un gran variedad de composiciones al poder engancharse y desengancharse diferentes coches, de diferentes clases y funcionalidad. Junto a los habituales coches de cafetería-restaurante durante muchos años fue habitual ver furgones de correos, o plataformas portaautomóviles.

En la actualidad disponen de camas Gran Clase y literas, y de asientos reclinables preferente y turista, aunque no todas las clases están disponibles en todos los trenes. Los departamentos Gran Clase son simples o dobles e incluyen ducha y lavabo. Los departamentos de literas se reparten en bloques de seis literas y pueden ser mixtos o en modalidad señora o caballero.

Todos los Estrella fueron suprimidos o sustituidos por otros servicios (la mayoría de ellos, únicamente diurnos) a lo largo de los años.

• Estrella en la web de Renfe