東京往南（經品川）出發後互相連通的新幹線路網用列車
0系：1964年登場的0系列車是新幹線諸多車型的開朝元老，在服務超過30多年後，此車系於1999年全數退出東海道新幹線的載客服務，之後以回聲號的身份行駛於山陽新幹線上，進行各站停車服務。其中一台0系機車頭於2001年由西日本旅客鐵道捐贈予位於約克郡的英國國家鐵路博物館。0系的營運時速為220公里/小時，並曾在高速測試中創下256公里/小時的紀錄。2008年11月30日全面退出營運服務。2008年12月14日，0系列車正式退役。
100系：1985年投入服務的第二代列車，行駛東海道、山陽新幹線，設計最高時速為270公里/小時，營運時速為230公里/小時，100系是首款擁有雙層車廂的新幹線列車。於2003年全數退出東海道新幹線的載客服務，行駛於山陽新幹線上，作為回聲號進行各站停車服務。P編組所有列車於2011年3月12日列車改點後退役。所有JR西日本剩餘的100系列車已於2012年3月16日運轉告別班次光445號後與300系一同退出山陽新幹線。
300系：東海道－山陽新幹線上等級最高的希望號首次登場時所使用的列車，以270km/h的最高車速投入營運，主要是作為光速號與回聲號列車使用。所有JR東海及JR西日本的300系列車於2012年3月12日退出定期營運班次，並於3月16日營運告別班次希望329號及希望609號後與100系一同正式退出東海道·山陽新幹線。
500系：1997年登場，最高營運時速達300公里（山陽新幹線路段），為當時世界上營運時速最快的高速鐵路列車（1997年），並曾在測試中達到320公里/小時的速度。登場初期主要行走等別最高的希望號，2010年2月28日後退出東海道新幹線區間的營運；2008年12月1日起，陸續分拆成8節列車，取代退役的0系，擔任山陽新幹線區間回聲號班次之營運。
700系：於1999年投入營運，是極速雖只有285公里但平均營運時速較500系高的車型，前方車頭長9公尺，因造型獨特被日本人暱稱為「鴨嘴獸」。除了作為希望號、光速號與回聲號使用外，西日本旅客鐵道也使用700系推出不一樣的新車型（700系7000番台），命名為光號鐵道之星（ひかりレールスター，Hikari Railstar），在編組車輛數、車輛塗裝、車內座椅數與配備上，都與原有的700系不同。700系同時亦是新幹線少數將相關技術傳給國際高鐵的列車，包含中國鐵路高速列車、台灣高鐵等都是採用700系的車型與技術。
N700系：由700系改良而來的列車，由東海旅客鐵道與西日本旅客鐵道共同開發，首度導入傾斜列車技術的東海道、山陽新幹線第五代新幹線車輛。N700系列車已經於2007年7月1日正式投入使用，最高營運時速也達到300km/h。該型號列車投入運轉後，東京到大阪之間只需要2小時25分。
N700A：是在N700系的基礎上進一步改良設計的列車。採用更可靠的制動系統，並引進「定速行駛裝置」及LED照明等新一代設備。N700A已於2013年2月8日正式投入使用。
N700S系：由N700(A)系列改良而來的列車，由東海旅客鐵道開發，東海道、山陽新幹線新一代新幹線車輛。於2020年7月1日正式投入使用，最高營運時速300km/h。
東京往北（經上野）出發後互相連通的新幹線路網用列車
200系：1982年東北新幹線及上越新幹線通車時開始使用，原型為0系及100系。2004年時，一列200系列車由於新潟縣中越地震而出軌，但並沒有造成人員傷亡。200系的標準營運時速為240公里/小時，但依照編組的不同，E編組僅有210公里/小時的營運速度，但F90編組卻有275公里/小時。已退役。
400系：行駛於山形新幹線的迷你新幹線列車。設計最高時速為345公里/小時，東京至福島新幹線路段營運最高時速為240公里/小時，而行走在來線福島至新庄營運最高時速為130公里/小時。用於翼號列車和那須野號（なすの，Nasuno）列車上。400系於2010年4月18日退出營運服務，成為第二款退役的新幹線列車。
E1系：原本在開發階段預計命名為新幹線600系的東日本旅客鐵道（JR東日本）新型列車，在實際量產後改用新的命名規則，以代表「East」字首的英文字母「E」作為JR東日本之後所有新車型的名稱，而改名為E1。為第一款全列車雙層配置的新幹線列車，使用於上越新幹線路段。最高營運速度為240公里/小時。主要是作為朱鷺號與谷川號（たにがわ，Tanigawa）列車使用。已退役。
E2系：於JR東日本標準規格新幹線（東北新幹線、長野新幹線、上越新幹線）中廣域運用，營運時速為275公里/小時。為淺間號、山彥號、那須野號（なすの，Nasuno）及朱鷺號列車的主力車輛。
E3系：行駛於山形新幹線翼號的迷你新幹線列車，東北新幹線內最高營運速度275km/h，福島至新庄區間最高營運速度130公里/小時。
E4系：為世界載客量最大的雙層高速鐵路列車，最多可以兩列編組16輛運轉，載客容量達1634人，現時主力行走上越新幹線。最高營運時速240公里/小時。
E5系、H5系：為JR東日本的次世代列車，於2011年3月5日正式投入使用，當時最高營運時速為300公里/小時，2013年提升至320公里/小時。E5系首次於新幹線車隊內設立比「綠色車廂」更豪華的「Gran Class」以提升舒適度及服務品質。JR北海道亦已經落實購買四組與E5系同款的H5系，以應付2016年度北海道新幹線的開通。
E6系：同為JR東日本的次世代列車，於2013年3月16日登場，主力行走秋田新幹線小町號的迷你新幹線列車，東北新幹線內最高營運時速為320公里/小時。
E7系、W7系：由E2系開發而成，行駛北陸新幹線專用列車，由JR東日本和JR西日本共同研發，最高營運時速260公里/小時，本車系同樣設有「Gran Class」。
1000型：東海道新幹線0系列車實際量產之前的試作原型車輛，分為A編組2輛（1001、1002）、B編組4輛（1003～1006）。其中B編組於1963年（昭和38年）3月30日創下最高時速256km/h的紀錄。
951型：在1972年3月山陽新幹線岡山站開業前，日本國有鐵道在當時的營業運轉最高速度210km/h以上，也就是以250km/h運轉的新型車輛為開發目的，於1968年3月製作2輛編組的試驗車輛。1972年2月24日在山陽新幹線上創下最高時速286km/h的紀錄。
961型：由日本國有鐵道於1973年（昭和48年）製作，為東北、上越新幹線列車實際量產之前的試作原型車輛，針對日本東北地區在冬季的寒冷氣候對車輛作耐雪耐寒的強化。曾在東海道、山陽及東北新幹線進行測試，並於1979年12月7日在東北新幹線上創下最高時速319km/h的紀錄。
962型：日本國有鐵道東北、上越新幹線營業用車輛（之後的200系）的先行試作車，於1979年（昭和54年）製作，曾於東北、上越新幹線進行測試，之後改造為電氣試驗車輛(925型S2編組）。
952型、953型（STAR21）：東日本旅客鐵道所有，1992年3月登場，於平成5年（1993年）12月21日在上越新幹線創下425km/h的紀錄，是E1～E4系製造前的始祖。
WIN350：西日本旅客鐵道所有，1992年4月登場，是500系登場前的高速實驗列車，於1992年8月在山陽新幹線上創下最高時速350.4 km/h的紀錄，並曾搭載翼型集電弓做運轉試驗。
955系（300X）：東海旅客鐵道所有，1995年1月登場，在平成8年（1996年）7月26日凌晨於東海道新幹線上創下當時日本國內最快紀錄443km/h，於2002年除役。
FASTECH 360S（E954型）：由東日本旅客鐵道開發，目的在作為下一代高速鐵路列車的實驗，目標時速為360km/h，已於2009年除役。
FASTECH 360Z（E955型）：由東日本旅客鐵道開發，目的在作為下一代新幹線與在來線之間作直通列車的實驗，已於2008年底除役。
ALFA-X（E956型）:由東日本旅客鐵道開發，2020年服役，速度420KM/H，全球最快。
911型：日本國有鐵道於1964年東海道新幹線開業時，當作新幹線電車救援用而製造的柴油機車。由日本車輛承製，共有3輛，其中1號機與3號機在國鐵時代報廢，在1987年的國鐵分割民營化後，2號機轉由東海旅客鐵道（JR東海）承接並繼續使用。
922型（黃醫生）：以新幹線0系電車為基礎而製造的東海道、山陽新幹線用電氣軌道綜合試驗車輛，其中JR東海所屬的車輛為0番台（T1編組）、10番台（T2編組），JR西日本所屬的車輛為20番台（T3編組），目前均已停用報廢。
923型（黃醫生）：以新幹線700系電車為基礎而製造的東海道、山陽新幹線用電氣軌道綜合試驗車輛，其中JR東海所屬的車輛為0番台（T4編組），JR西日本所屬的車輛為3000番台（T5編組），目前仍正在使用中。
925型：0番台（S1編組）、10番台（S2編組），以新幹線200系電車為基礎而製造的東北、上越新幹線用電氣軌道綜合試驗車輛，由日本國有鐵道所有，之後由JR東日本承接並繼續使用，目前已停用報廢。
941型：原作為日本國鐵在新幹線用的電氣軌道綜合試驗車輛，之後改造為救援車輛。
E926型（East i）：由JR東日本所有，為目前東北、上越、北陸、北海道、山形和秋田新幹線用的電氣軌道綜合試驗車輛。