Le trolleybus a fait son retour en France fin 2001 avec la mise en service à Lyon du trolleybus nouvelle génération Cristalis, développé par Irisbus.
Depuis 2017, des trolleybus de nouvelle génération utilisant la technologie IMC (In Motion Charging) sont commercialisés.

La mise en œuvre de trolleybus nécessite la pose d'une ligne aérienne et l'installation de sous-stations. Le dépôt doit aussi être aménagé, aussi bien pour le remisage que pour la maintenance (équipements en toiture). Le personnel de maintenance doit avoir les habilitations électriques nécessaires.
Certains endroits de la ligne sont équipés d'un empercheur. Ce système permet au conducteur de lever les perches sans quitter son poste de conduite.
Les lignes aériennes peuvent avoir des aiguillages, se croiser ou bien encore croiser des lignes de tramway.

La circulation des trolleybus est silencieuse grâce à leur moteur électrique alimenté en courant par les lignes aériennes. La tête de perche est constituée d'un frotteur (pour capter le courant), câble d'alimentation (pour transmettre le courant du frotteur à la perche) et d'un cordon de sécurité (pour retenir le frotteur au cas où celui-ci se détacherait).

Certains trolleybus sont équipés d'un petit moteur diesel. Ils peuvent alors circuler sans être reliés à la ligne aérienne. La vocation de ce moteur est de permettre la circulation dans les dépôts et de permettre aux trolleybus de circuler en cas de coupure de courant ou de travaux sur leur itinéraire.
En octobre 2017, Iveco Bus a annoncé un partenariat avec Skoda Electric pour produire un trolleybus sur la base de l'autobus Urbanway ou Crealis (BHNS). Ces véhicules peuvent être équipés d'une petite batterie leur permettant de circuler en autonomie sur une petite distance (technologie IMC).
Les constructeurs Hess, Solaris et Van Hool proposent aussi des trolleybus pour le marché français.

Berliet relance le trolleybus en adaptant un équipement électrique sur son autobus PR 100. Cette adaptation se nomme ER 100. Les réseaux de Limoges, Lyon, St-Etienne et Marseille vont exploiter des ER 100. Les réseaux de Nancy et St-Etienne recevront des PER 180, version bi-mode de l'autobus articulé PR 180.
Au début des années 2000, le parc français de trolleybus commençait à vieillir sérieusement. Malgré la rénovation des ER 100 de plusieurs réseaux, le moment était venu de leur trouver un remplaçant : ce sera le Cristalis d'Irisbus.
À la fin des années 2010, une nouvelle génération de trolleybus est proposée par quelques constructeurs : le trolleybus IMC. Des batteries remplacent le moteur diesel pour circuler en l'absence de LAC. L'arrivée de ces modèles relance le trolleybus.