Il sistema di elettrificazione a terza rotaia  già utilizzato dal 1890 per la  metropolitana di Londra, prima al mondo ad utilizzare la corrente elettrica, si giova di una  ulteriore rotaia situata in mezzo o di fianco alle due rotaie su cui transita il treno che forma con questa un contatto elettrico mediante un pattino che vi striscia sopra.  Questo sistema a differenza delle linee aeree elettrificate presenta il vantaggio, per l’ assenza di pantografo, di potere essere utilizzato anche in presenza di altezze limitate come le gallerie nonché una maggiore economicità non abbisognando di palificazioni e fili mentre  risulta svantaggioso per  le  alte velocità non raggiungibili causa la troppo bassa  tensione massima di esercizio   (corrente continua 1200 V per ragioni di sicurezza). Attualmente la linea M1 della metropolitana di Milano utilizza un sistema misto ovvero i treni sono dotati sia di pattino che di pantografo.

Il 14 ottobre 1901, predisposti i binari di testa dell’ allora stazione centrale (poi Milano Porta Nuova) venne attivata sulla linea Milano – Varese della rete Mediterranea l’ esercizio  a terza rotaia con corrente continua (650 V). Inizialmente entrarono in funzione 7 coppie di treni che diventarono il 20 novembre 32 fra Milano e Gallarate e 23 fra Gallarate e Varese così da  sostituire quasi totalmente la trazione a vapore. Il 15 giugno del 1902 venne elettrificata anche la linea Varese – Porto Ceresio .  

Il sistema di elettrificazione era costituito di una terza rotaia, dal peso di 45 kg/m con una  sezione di 5750 mm2,  posizionata a 645 mm dalla rotaia di corsa e ad un'altezza di 143 mm dal piano del ferro. La presa di corrente era costituita da pattini in ghisa posti sui carrelli delle elettromotrici, che strisciavano per gravità lungo il lato superiore della rotaia.

In corrispondenza delle stazioni  dei passaggi a livello la terza rotaia era protetta superiormente da una struttura di assi in legno. 

L'alimentazione era inizialmente fornita dalla centrale idroelettrica di  Tornavento, e convertita alla tensione di linea dalle sottostazioni di Musocco, Parabiago e Gazzada. Nel  1911/2  il sistema, che utilizzava l’ energia prodotta dalla centrale idroelettrica di Varzo, venne completamente ristrutturato, sostituendo le tre sottostazioni originarie con altre otto situate a MILANO Bovisa, Rho, Parabiago, Busto Arsizio, Gallarate, Albizzate, Gazzada e Bisuschio.