2004년 KTX 개통 당시 여승무원들은, 철도공사의 자회사인 홍익회 소속의 계약직으로 고용되었다. 승무원들은 철도공사의 지시와 감독을 직접 받으면서도 임금은 정규직의 절반 수준에 불과했고 1년 단위 불안정한 고용계약을 강요받았다. KTX 승무원들은 차별적 처우와 고용불안을 해소하고자 직접고용과 정규직 전환을 요구하며 투쟁에 나섰다.
2005년 11월 KTX 승무원들은 철도노조에 가입한 이후 2006년 철도노조의 3·1파업에 함께했고 이후 단독파업을 지속하였다. 파업 기간 철도공사 서울본부, 국회 헌정기념관, 서울시장 후보 사무실, 서울역과 용산역에서 점거농성, 집회, 선전전, 단식농성을 진행하며 직접고용 정규직 전환을 촉구하는 투쟁을 장기간 이어갔다.
그러나 철도공사는 직접고용 수용 불가방침을 고수했고, 5월 19일 복귀 요구를 거부한 KTX 승무원 280명이 집단 정리해고되었다. 이후 집회시위 금지 가처분 결정, 노동부의 합법도급 판정, 민형사상 고소고발과 손배 청구, 개별 회유와 협박 등의 탄압도 거세졌다.
장기 투쟁에 따른 생계 곤란과 이탈이 발생했지만 철도노조의 지원과 엄호, 사회 각계각층의 지지와 연대의 힘으로 투쟁은 2007년 이후에도 지속되었다. 투쟁 500일이 경과하던 7월 서울역 집단단식 투쟁을 벌인 이후 9월 노사정3자협의체 구성과 역무계약직으로의 고용유지 방안 등이 제시되었지만 이마저도 철도공사의 합의 거부로 좌절되었다.
2008년 이명박정권의 등장, 광우병소고기·민영화 반대 촛불항쟁 등 정세에서도 투쟁을 이어갔고 8월 ‘끝장투쟁’을 결의하며 서울역 조명철탑 고공농성을 전개하였지만 철도공사는 자회사 고용을 고수해 교섭은 최종적으로 결렬되었다. 고공농성 이후 KTX 승무원들은 현장투쟁을 중단하고 법적 대응으로 방향을 전환했다.
‘근로자지위확인소송’을 진행한 결과 2011년, 2012년 서울지방법원과 고등법원은 ‘철도공사가 사용자이고 고용의무가 있다’는 판결을 내렸으나 3년만에 열린 대법원은 하급심 판결을 뒤집고 원고 패소 판결을 내렸다. 패소 이후 철도공사는 해고 승무원들에게 ‘임금 반환 소송’을 제기했고, 생계 파탄 위기에 몰린 조합원은 스스로 생을 마감하기도 했다.
KTX 승무원과 철도노조는 10년 만에 투쟁을 재개했다. 촛불항쟁과 함께 KTX 승무원 장기투쟁에 대한 사회적 관심이 다시 높아졌다. 2017년 시민사회단체, 종교단체가 참여하는 ‘KTX 해고승무원 문제 해결 대책위원회’가 구성되어 사태 해결을 촉구했고 대선 시기 해결을 약속한 문재인정부와 철도공사를 상대로 한 투쟁을 통해 압박 수위를 높여갔다,
2018년 5월 양승태 대법원의 ‘사법농단’ 사건에서 KTX 판결이 재판거래의 대상이 되었음이 드러났다. 같은 해 5월 승무원들은 서울역광장에서 천막농성에 돌입했다. 마침내 7월 21일 철도노조와 철도공사가 사무영업(역무)직으로의 정규직 고용에 합의하여 해고 승무원 140명의 순차적 복직이 이루어졌고 KTX승무원들이 해고된지 4,526일만에 투쟁이 마무리되었다.