新幹線
日本国有鉄道（国鉄）時代の1964年（昭和39年）10月1日に開業した東海道新幹線が初の路線である。東海道新幹線のほか山陽新幹線と東北新幹線は国鉄が建設主体であったが、上越新幹線は日本鉄道建設公団が建設を担当した。国鉄分割民営化後の東北・上越新幹線東京延伸の際は、当時新幹線の地上設備を一括して所有していた新幹線鉄道保有機構が、その建設主体であった。さらにその後に建設された北陸新幹線や九州新幹線などのいわゆる整備新幹線については、日本鉄道建設公団および新幹線鉄道保有機構の権利を継承した鉄道建設・運輸施設整備支援機構が建設主体となっている。一方で、整備新幹線には該当しない中央新幹線については東海旅客鉄道（JR東海）が建設主体に指名された。
東海道新幹線
東海道新幹線の開業前、東西の大動脈である東海道本線は高度経済成長下で線路容量が逼迫しており、抜本的な輸送力増強を迫られていた。これに対し日本国有鉄道（国鉄）は、十河信二国鉄総裁と技師長の島秀雄の下、高速運転が可能な標準軌新線を建設することを決定。1959年（昭和34年）4月20日、新丹那トンネル熱海口で起工式を行って着工し、東京オリンピック開会直前の1964年（昭和39年）10月1日に開業した。計画段階では「東海道新線」と呼ばれていたが、開業時には「東海道新幹線」と命名された。「新幹線」という呼称は戦前に東京駅 - 下関駅間で計画された「弾丸列車」の内部呼称に由来するといわれている。なお、開業後に一等車（現在のグリーン車）のシートポケットに配置されていた訪日外国人旅行者向けの英語版リーフレットのタイトルは「Japan's　Bullet Train - 125mph」とあり、「Shinkansen」という言葉が国際的に定着する前は弾丸列車という言葉をそのまま直訳して使用していた。
1987年（昭和62年）4月1日の国鉄分割民営化により、JR東海が運営を継承した。西日本旅客鉄道（JR西日本）が継承した山陽新幹線とは相互乗り入れが行われており、東海道新幹線区間のみを走る列車にJR西日本所有の車両が使われることもある。
2018年（平成30年）3月現在、東京駅 - 新大阪駅間の所要時間は最速2時間22分、最高速度285km/hで運行されている。