Dans les années 1950, la SNCF entreprit un important programme d'amélioration de la ligne. Ce dernier comportait plusieurs facteurs : alimentation en énergie, réfection de la voie, acquisition d'un nouveau type de matériel.
Les usines électriques installées par le PLM donnaient satisfaction, mais leur exploitation nécessitait un personnel important. La SNCF choisit donc d'acheter son électricité à EDF, qui construisit au début des années 1950 une puissante centrale à Passy. Mise en service en 1952, celle-ci pouvait à l'origine produire 366 millions de kWh par an. L'énergie est d'origine hydro-électrique. La chute d'eau est obtenue grâce à un barrage établi sur l'Arve aux Houches, à proximité de la gare. L'eau est amenée aux turbines par des conduites forcées, sur un dénivelé de 390 m.
En conséquence, les deux centrales PLM, les Chavants et Servoz, dont les barrages sur l'Arve étaient situés en aval de celui des Houches, devenaient inutilisables sept mois par an, lorsque le débit de l'Arve devenait insuffisant. Seule l'usine de Servoz fut conservée, et vendue à EDF. Celle des Chavants fut abandonnée.
Depuis lors, l'électricité est injectée dans le rail conducteur par l'intermédiaire de six sous-stations réparties sur l'ensemble de la ligne : Chedde, Servoz, Les Houches, Chamonix, Argentière, Vallorcine. Par ailleurs, la tension d'alimentation a été relevée de 580 à 800 V. En 1961, une septième sous-station a été installée aux Gures, au kilomètre 5, en pleine rampe de 90 mm/m.
Les années 1950 connurent la fin du trafic marchandises sur la ligne. En conséquence, les importants faisceaux de voies de service des gares devenaient partiellement inutiles. De nombreux aiguillages furent donc déposés, ce qui eut deux conséquences majeures :
Le matériel ancien dut être adapté à la nouvelle tension d'alimentation. Seule une partie fut rénové, le reste étant ferraillé. La vitesse du matériel rénové put être relevée. Par exemple, alors qu'auparavant la montée des pentes de 70 mm/m s'effectuait à 14,5 km/h, et leur descente à 12 km/h, le matériel rénové put les parcourir à 20 km/h dans les deux sens. Ainsi, la durée du trajet Saint-Gervais-Chamonix passait de 62 à 49 minutes.
Ce matériel fut utilisé jusqu'au début des années 1980.
En 1958, la SNCF fit l'acquisition de huit nouvelles automotrices rouge et crème, numérotées de Z 601 à Z 608, ainsi que de quatre remorques assorties, immatriculées ZR 20601 à ZR 20604. Ces nouveaux véhicules étaient conçus pour fonctionner sous la nouvelle tension de 800 V.
Ce matériel, dénommé « Z 600 », est décrit dans un chapitre ultérieur.
En 1984, les automotrices Z 600 et leurs remorques subirent une révision générale : leurs organes moteurs furent vérifiés, et les caisses, légèrement modifiées, furent repeintes en gris et orange, en référence au TGV Sud-Est qui venait d'être lancé.