Nonostante tutto, il progetto non raccoglie l'unanimità e sono emersi movimenti di opposizione e di protesta. 

In Italia, è nato il movimento « No TAV ». Un movimento popolare del Val di Susa che ha avuto inizio negli anni ’90. Le ragioni della loro protesta sono numerose. Tra queste, la durata dei lavori, che considerano troppo lunga, prevedendo per più di venti anni il transito di un gran numero di camion per il trasporto di materiali; sul piano finanziario, gli oppositori temono che i costi supereranno i benefici per un buon numero di anni, descrivendo il progetto come un "abisso finanziario", sostengono che i debiti legati a questa nuova linea dovrebbero essere ammortizzati per molti anni. Sostengono anche che il traffico merci stradale e ferroviario è stato stabile negli ultimi 20 anni e quindi che niente giustifica la costruzione di una nuova linea. Infine, insistono anche sui possibili problemi idraulici e di inquinamento acustico che la nuova linea potrebbe causare.

In breve, vorrebbero che l'accento fosse posto sul mantenimento e sul miglioramento della linea esistente, la cui manutenzione attuale lascia a desiderare, piuttosto che sulla costruzione di una nuova linea che genererebbe una serie di nuovi problemi. 

 

Ma il movimento "No TAV" non è l'unico a opporsi al progetto, anche molti movimenti ambientalisti, così come partiti e personalità politiche, sia sul versante francese che su quello italiano, si sono fortemente opposti al progetto. 

L'attuale sindaco ecologista di Lione, Gregory Doucet, ha affermato la sua posizione dichiarando "Non dobbiamo insistere su un progetto sbagliato", secondo lui "la Francia ha investito troppo poco nel trasporto ferroviario a livello nazionale. E ora vuole far credere alla gente che rianimeremo l'attività con il progetto TAV, ma questo è assurdo. Se la miglioriamo, la linea esistente tra Lione e Torino è sufficiente. Quindi investiamo prima lì e nel resto della Francia". 

Anche l'ex sindaco di Torino, Chiara Appendino, membro del Movimento 5 Stelle, ha dichiarato: "Siamo sempre stati contro la Lione-Torino, la nostra posizione è nota da tempo ».

Tuttavia, dal 18 ottobre 2021, il capoluogo piemontese ha visto arrivare un nuovo sindaco, Stefano Lo Russo, che dichiara: "Per me, questa linea è essenziale per collegare Torino con la Francia e l’Europa."