東海道、山陽新幹線使用0番台、1000番台、2000番台、3000番台、4000番台、5000番台，山陽、九州新幹線使用7000番台、8000番台。0番台和3000番台的出現是取代前輩0系和100系，在2007年7月1日的時刻表調圖時開始投入營運，7000番台和8000番台在2011年3月12日時九州新幹線博多站-新八代站的開通，山陽、九州新幹線開始直通運轉以及替換剩餘的100系為目的開始投入營運；改良型稱呼N700A的1000番台作為替換700系主要目的在2013年2月8日起開始投入營運。
整車設計是由於TDO部門（交通設計組織）福田哲夫主導，0番台和3000番台在2007年10月1日獲得財團法人日本工業設計振興會的2007年度好設計獎金獎（商品設計部門），2008年鐵道友之會的藍絲帶獎。7000番台・8000番台於2011年8月獲得布魯內爾獎（車輛部門），2011年10月3日獲得日本優秀設計獎（運輸、產業、土木建築相關的車輛、船舶、相關設備）。
N700系是以原本的700系列車為基礎改良而成，進一步以高速性和舒適性、環境性能提高的兩立作為目標，由東海旅客鐵道（JR東海）與西日本旅客鐵道（JR西日本）兩家主要的鐵路公司所共同開發，東海道、山陽新幹線專用的16節編組列車登場，同樣以此為基礎，JR西日本和九州旅客鐵道（JR九州）共同開發的山陽、九州新幹線專用的8節編組列車的量產試製車登場。
N700在2002年7月的計劃起草初期原名700N，但在2004年時正式定名為目前的「N700」，並於該年5月28日時發表新車種的技術細節。N700的「N」字帶有嶄新（New）、次世代（Next）的意味，因為這電聯車上啟用了多種現有新幹線列車尚未使用過的新技術。
各車輛號碼方面，以700系的綠色車廂為710型，普通車廂為720型相對，本系列的綠色車廂為770型，普通車廂為780型，九州新幹線直通用的綠色、普通混合車廂為760型（766型6號）。
編組符號方面，JR東海擁有16輛編組的Z編組、X編組，和N700A的G編組，JR西日本擁有16輛編組的N編組、K編組，N700A的F編組和8輛編組的S編組，JR九州擁有8輛編組的R編組，車輛番台劃分為0番台（Z編組）（改造後的編組為X編組2000番台）、1000番台（G編組）、3000番台（N編組）（改造後的編組為K編組5000番台）、4000番台（F編組）、7000番台（S編組）、8000番台（R編組）。
如同它的前輩700系列車，其主要的訴求是以盡可能提升列車在全線上的「平均車速」而非追求直線段上的最高車速，N700系列車的主要開發理念也是圍繞在如何提升運轉時的平均車速上。針對這種需求，N700系列車是新幹線各系列裡面第一輛導入利用空氣彈簧使車體傾斜過彎的車種，這是一種屬於擺錘式列車（日文：振り子式車両）設計的概念。
雖然在日本的在來線（也就是原有的1,067mm軌距鐵路網）系統中早已經使用擺錘式列車多年，而歐洲也早已經有ICE-T、Pendolino等使用擺錘原理的高速鐵路列車。但隨著N700系列車投入商業營運，該車系也立即成為全球速度最快擺錘列車。
與一般使用油壓原理、傾斜度較大的擺錘式設計不大一樣，N700系列車利用空氣彈簧原理來運作的系統，其最大傾斜角只有很少的1度；但仍足以讓N700系列車在原本限速255公里/小時的2500公尺彎道半徑區間（東海道新幹線的曲率標準），提升過彎速度到270公里/小時。因此，雖然N700系列車在東京至新大阪之間的東海道新幹線上仍保持原本的270公里/小時的最高營運車速，但是由於過彎速度提升到與直線段速度接近，因此總行車時間仍能縮減5分鐘左右。
至於在較晚建設、路線較平直的山陽新幹線上，N700系列車將可由700系列車原本的285公里/小時最高營運車速，一舉提升到與500系列車不相上下的300公里/小時。
總車高度較700系低了5公分，N700系與原本700系車種在外觀上最大的差異，在於其被稱為「氣動雙翼」（Aero Double-Wing）的獨特空氣動力造型車鼻。利用原本是用來開發飛機機翼的遺傳演算法（Genetic Algorithms，GA）技術，再輔以實際的風洞測試設計而出，N700系的車鼻較700系列拉長不少，達到10.7公尺的長度（700系被稱為「氣動流線」Aero Stream的車鼻長9.2公尺）。改良過的車鼻造型不僅擁有較低阻力的優點，更重要的是它能大幅降低新幹線運轉時長期為人所詬病的外部噪音，尤其是在隧道中的音爆問題和微壓氣波（早期修築的隧道由於斷面較小，因此較易有此問題）。但由於N700系採用了不同的前方車門設計，因此縱使車鼻佔去不少長度，N700系的一號車仍能乘坐與700系或300系列車一號車相同的乘客數。
N700系的另一個改良重點，在於乘坐舒適性的提升。原本在部分700系列車上使用的半自動懸吊系統（Semi-Active Suspension）在N700系上變成全面配置的裝備，能有效抑制行車時的車廂震動問題。在700系的車廂連結處原本就已經配置的非線性彈簧與避震阻尼系統，除了繼續在N700系上沿用之外，更進一步由原本只有左右晃動緩衝的版本，改良為上下左右晃動都有緩衝的全方向性設計，對車廂晃動與噪音的抑制很有幫助。N700系是日本新幹線系統第一輛採用數位自動列車控制系統（D-ATC）的車輛，這套系統不只能提升列車加速度30%的水準（由2.0公里/小時/秒增加到2.6公里/小時/秒，這加速度已經與一般加減速較為激烈的市區通勤電車同等），配合上新型的煞車系統，也具有讓N700系的減速動作更緩和的功能，因此間接地提升了N700系在縱向運動上的舒適表現。
由於使用輕量化的鋁合金擠出加工大型材雙皮層（Double skin）構體材料製造車體，因此N700系較700系在總重上輕量了1%的水準。動力表現方面，N700系採用14M2T的動力車/拖車比（M/T比）設定較700系的12M4T分散，每架牽引電動機的輸出約305千瓦，因此整列列車16輛的編組擁有17,080千瓦的超高輸出表現（700系只有13,200千瓦）。雖然輸出較高，但因為N700系在空氣阻力等方面表現較佳，不需在進彎前減速浪費動能，再加上新的煞車系統具有制軔時利用再生制軔發電回充，其總體的營運耗能反而比700系還少，是新車型的主打特色之一（以0系列車時速220km/h運轉狀態消耗電能100%計算。在270km/h運轉狀態，N700系消耗電能68%，700系則是84%，約相差16%）。
在造價方面，N700系的製造成本大約比700系多出1倍（每列48億日圓）。
JR東海 - 2080輛
16輛編組（G編組、1000番台）×20列 = 320輛（東京車輛所配屬）
16輛編組（X編組、2000番台）×40列 = 640輛（東京車輛所配屬）
16輛編組（G編組、1000番台）×19列 = 304輛（大阪車輛所配屬）
16輛編組（X編組、2000番台）×40列 = 640輛（大阪車輛所配屬）
JR西日本 - 792輛
16輛編組（F編組、4000番台）×24列 = 384輛（博多綜合車輛所配屬）
16輛編組（K編組、5000番台）×16列 = 256輛（博多綜合車輛所配屬）
8輛編組（S編組、7000番台）×19列 = 152輛（博多綜合車輛所配屬）
JR九州 - 88輛
8輛編組（R編組、8000番台）×11列 = 88輛（熊本綜合車輛所配屬）
合計2960輛
2011年5月，JR東海發布取代700系的列車的改良型的N700系：N700系1000番台（通稱「N700A」、「A」是Advanced的簡稱），2012年8月21日第一組編組出廠並公開。以現行的N700系為基調，強化了煞車系統，增加有單獨的電腦控制程式、「定速行駛裝置」，在行駛途中可靈活採用來自ATC（自動列車控制裝置）系統提供的有關速度信號、行駛位置、路線資訊等有關資訊，程式會針對前方路線上的坡度、隧道等對列車運轉所帶來的影響，將速度自動調整至所設定的目標速度。據說這個功能可以在遭遇列車時刻受到干擾等意外情況時，支援列車恢復時間上的延誤。車內的廁所及化妝室的照明採用節能LED燈，座位的襯墊使用100%可再利用的聚酯材料。綠色車廂和普通車廂的內部裝修雖然是以N700系的設計為基礎，但是更換了座位外表的花樣。車身的旁邊刻有Advanced的「A」圖案的標誌。編組符號是G。
JR東海預計於2012年（平成24年）製造6列編組，2013年（平成25年）製造7列編組的共計13列編組以計畫取代700系，預算費用是660億日元。將於2013年2月8日投入營運。當日N700A系列車的「希望203號」、「希望208號」出發站點東京站和新大阪站上將進行首發儀式。
另外，在2012年4月，配合JR東海N700A的引入，該公司發表將所有的現行N700系全部80列編組進行改造。改造內容有強化煞車系統、增加N700A系採用的「定速行駛裝置」、以及採用節能的LED燈等。自2013年起3年間各編組的整體檢查時陸續進行改造，預算費用約230億日元。在完成改造之後，使該類車輛性能一致性成為可能，對於維修及運用上花費金額的節省有益處。另外，JR西日本將S1編組改造煞車系統。之後，JR西日本也在2013年12月份投入N700A（N700系4000番台）1列編組，2015、2016年度各投入4列編組，並且現有的3000番台全部16列編組也將進行改造。
2002年7月：新幹線700N開發計劃確定。
2003年
6月27日：發表規格並確定新列車將命名為「N700」。
7月：JR東海下單訂購一輛測試用的預產車。
2005年
2008年
2009年11月16日：JR東海在名古屋舉行「高速鐵路研討會」。當天深夜，使用Z0編組列車在東海道新幹線（米原→京都下行區間）試驗運轉，創下最高試驗時速332km/h。參與試驗還有美、英等6個國家之使節人員。
2011年
2012年8月21日：N700A第一組編組出廠並公開。
2016年6月：JR東海正式發布N700S之研發及啟用計畫。
2019年2月6日：量產先行試作車X0編組廢車回送至濱松工場。
2020年7月1日：N700S於東海道新幹線首航，並有19列(不包含確認試驗車J0編組)同款列車將於同年內投入服務，N700S投入營運後，既有的改造N700A(X編組、K編組)陸續廢車，未來，東海道、山陽新幹線將以新製造N700A(G編組、F編組)及N700S(J編組)為主力車種。
2016年6月24日，JR東海發佈N700S系之硏發及運營計劃，宣布製造東海道新幹線新一代列車之試驗列車（量產先行車），是爲N700S系。與名稱相似的N700A系不同，N700A系爲N700系的改良型列車；而N700S則是N700系面世13年以來，首次有全面的形式變更（Full Model Change），並不屬於N700系之中，而是N700系次世代的全新型號系列。N700S專注在輕量化與節能省電，車廂重量減輕了13公噸，能源消耗降低了7%，拜輕量化所賜車廂安裝了鋰離子電池，在緊急狀況下提供電力。N700S系於2020年7月1日在東海道新幹線首航，專注在外銷市場的N700S在同年登場。