曆史沿革
早期試驗
九一八事變後，日本迅速占領中國東北全境，為了更多更快的掠奪東北的各種戰略資源，日本軍部與南滿鐵道株式會社共同制定了對中國東北地區的鐵路整合方案和計劃——大東亞高速鐵路計劃，而”満鉄ジテ1形“就是這個計劃中的一部分。根據”計劃“滿鐵分别委托三菱重工和日本車輛會社設計了兩款機車，即亞細亞号列車和満鉄ジテ1形進行比較試驗。
“満鉄ジテ1形”為電傳動式流線型柴油機車（動車組）。采用500馬力的柴油發電機，在每節車廂的轉向架上都裝有驅動用的電動機。列車兩端都設有控制端。該型車一共生産了6列，其中4列使用了瑞士Sulzer公司所制的6VL25型子燃燒室式引擎，另外2列使用了新潟縣鐵工所制造的K6D燃油噴注引擎。在1943年的高速運行實驗中列車從當時的奉天（沈陽）到新京（長春）用時2小時58分鐘，行程304.8千米。試驗結束後，其中一列在改裝了日立直流電動機後被送緻撫順進行電氣化運行試驗（當時撫順炭礦電鐵的電壓已從1100伏改為1500伏，軌距改為1435毫米），并取得成功。後來，因為太平洋戰争的爆發，日本将有限的資源全部投入戰争，列車的燃油出現問題，不得不在兩種列車中選擇了燒煤的亞細亞号而放棄了”満鉄ジテ1形“。
新幹線計劃
在第二次世界大戰爆發前，日本已經建設起覆蓋全國的國營鐵路幹線網，俗稱為“本線”。1950年代後半期，日本經濟迅速恢複，發展速度明顯加快，而工商和流通業尤其發達的京濱、中京和阪神地區成了帶動整個日本經濟發展的重點，在當時，連接這些地區的東海道鐵路線雖隻占日本鐵路總長的3%，卻承擔全國客運總量的24%和貨運總量的23%，而且運輸量的年增長率超過全國平均水平，運輸能力已達到極限，因此全面加強連接這三大工商業地帶及周圍地區的東海道鐵路幹線成為當務之急。為此，日本國有鐵道公司于1956年成立了東海道線增強調查會，研究解決鐵路運輸緊張的問題，該調查會先後提出了窄軌複線、寬軌電氣化鐵路等五種方案。翌年，日本申辦1964年東京奧運會成功，日本運輸省設立了由專家學者組成的“日本國有鐵路幹線調查會”，就如何增強東海道鐵路線運輸能力問題進行探讨。調查會提出了三種方案：一是将原有的複線窄軌鐵路線重新修複；二是鋪設窄軌新線；三是修建标準軌新線。
最初，日本國鐵采用了增線的方案，而且實際上修到了小田原。此時，日本鐵道研究所在一次講演會上提出了“東京到大阪隻要三個小時”的構想，在日該國内引起極大反響。由于新的鐵路線取代了原有的“本線”，為了與其區别，策劃者将其命名為“新幹線”。經過多方研究，要實現最大限度地提高東海道鐵路線的“速達性”，修建标準軌新幹線幾乎成了理所當然的選擇。具體地講，主要有如下理由：
一、與原有的窄軌相比，标準軌能運行大型車輛，可确保運輸量的擴大；
二、鋪設新幹線，可通過擴大曲線半徑來設定高速行駛的列車，從而最大限度地縮短到達時間；
三、修建标準軌新幹線可大幅度減少通過城市市區的部分，從而降低建設成本；
四、可運用最新技術，徹底實現現代化。
但是，修建新幹線的設想最初遭到各方反對。在日本學界，許多學者認為鐵路建設是“夕陽産業”，不能适應将來以汽車為主要交通工具的時代。還有一些激進的知識分子，如東京大學教授今野源八郎、著名作家阿川弘之等，幹脆把新幹線計劃稱為“戰艦大和第二”，認為新幹線與二戰時耗費巨資修建卻毀于一旦的大和号戰列艦一樣，是勞民傷财的項目。而在鐵路界，由于日本沒有建設過這樣的鐵路，甚至連試驗都沒搞過，再加上業界正在為連年的赤字、事故、罷工“三大苦惱”頭痛，因此，從總工程師到普通職員，都不相信新幹線的可行性。歐美國家也嘲笑落後的日本人竟然要重新撿拾已經被他們淘汰的運輸方式。
最終，時任日本國有鐵道總裁十河信二力排衆議，批準了這一構想，同意修建新幹線鐵路，并要求這條鐵路在1964年東京奧運會舉辦前通車。
1964年東京奧運會舉行時開始運行的東海道新幹線，不僅需要總額高達3800億日元的巨額投資，而且要确保每小時200公裡高速運行的安全，為此，需要進行多方面的技術開發，極大的促進了冶金、機械制造、電子、土木以及與之相關的服務行業的發展。新幹線建設給日本經濟帶來了巨大影響。由于新幹線可在4小時之内将京濱、中京、阪神工商業地帶及中間城市有機地連接起來，人員和物資流通環境大幅度改善，因而大大促進了新幹線沿線地帶新産業的形成。
後續發展
1964年10月1日東京奧運會前夕，新幹線開始通車營運，第一條路線是連結東京、名古屋和大阪之間的東海道新幹線。爾後，山陽新幹線、東北新幹線、山形新幹線、秋田新幹線、上越新幹線、長野新幹線也陸續建成。人們也習慣地将這種高速鐵路運輸系統稱為新幹線。
1970年，山陽新幹線開始動工。
20世紀70年代日本經濟高速增長，以“太平洋工業帶”為中心的地區得到巨大發展，而其他地區卻相對滞後，經濟上出現了地區差。于是，如何消除經濟上的地區差又成了日本面臨的一大課題。為謀求均衡開發，消除經濟上的地區差，日本政府認為有必要修建從北海道到九州島、總長為2000公裡的高速鐵路線，以此為軸心把地方核心城市連接起來，從而形成全國高速交通網。為此，日本于1970年制定了《全國新幹線鐵路擴建法》，運輸大臣據此确定了總長約為6000公裡的新幹線鐵路建設基本計劃。1971年，東北新幹線和上越新幹線動工。
1975年5月12日，英國女王伊麗莎白二世乘坐新幹線旅遊日本。
1978年10月，鄧小平訪問日本時乘坐新幹線列車。1980年，首列新幹線200系電力動車組投入試車階段。速度達到210千米/小時。
1982年，東北新幹線和上越新幹線先後通車。
1985年，首列混編雙層車廂的新幹線100系電力動車組列車投入運行。
1986年，一列有十二節車廂的200系跑出了271千米/小時的時速。
1989年，200系新幹線達到276.2千米/小時的時速紀錄。
1991年，新幹線300系電力動車組達到325.7千米/小時的最高時速，而新幹線400系電力動車組時速達到了336km/h。
1992年3月14日，首列新幹線300系電力動車組在東海道新幹線正式投入運營，同年7月1日，新幹線400系電力動車組投入山形新幹線試運行。
1992年，試驗型Win350型列車達到350千米/小時的時速。
1996年，新幹線E2系電力動車組車型開始試驗。
1997年，新幹線E3系電力動車組投入試驗，同年，新幹線500系電力動車組開始在山陽新幹線的一段投入運行，最高時速300公裡。
1999年，新幹線700系電力動車組部分投入運行，同年，0系退出東海道新幹線運營。
2000年3月，新幹線700系電力動車組正式投入運營。
2003年，MLX01磁懸浮列車達到了581千米/小時的最高時速。
2003年，九州新幹線開始正式營業，同年，100系退出東海道新幹線運營。
新幹線N700A系電力動車組
新幹線N700A系電力動車組
2007年7月1日，新幹線N700系電力動車組車型投入東海道新幹線運營，同時，300系與500系車型逐步下放和退役。
2008年12月14日，0系車型正式退役。
2012年3月16日，100系和300系車型正式退役。
2013年3月26日，200系車型退役。
2015年4月21日，L0型磁懸浮列車創造出603千米/小時的最高時速。2016年3月26日，北海道新幹線開通運營。
2017年3月4日，JR時刻表春季改正後，東海道新幹線的700系列車全面撤出定期班次。
2016年3月26日北海道新幹線開通，至此，日本的新幹線網幾乎覆蓋從最北端的北海道至南部九州島的整個日本列島。2020年7月1日，東海道新幹線的最新車型N700S正式投入運營。2021年11月17日，日本中部新潟市，東日本鐵路公司對新幹線列車進行了自動駕駛試驗。這是新幹線列車的首次自動駕駛試驗。
運營線路
新幹線規格的區間鐵路
博多南線：博多站-博多南站間，營運裡程8.5公裡（往車輛基地的回送路線旅客化）。
上越支線：越後湯沢站-Gala湯沢站間，營運裡程1.6公裡。（季節性營業）
興建中的新幹線
北海道新幹線：新函館北鬥站-劄幌站間，長211.5公裡（約2030年通車）。
北陸新幹線（其他路段）：金澤站-新大阪站間，長約254公裡（金澤—敦賀段約2022年通車）。
中央新幹線（磁懸浮列車）：分兩段建設，東京站-名古屋站（286公裡，約2027年通車）名古屋站-新大阪站（約2045年通車）
九州新幹線（長崎線）：新鳥栖站-長崎站間，長129.9公裡（武雄溫泉-長崎段約2022年通車）。
以新幹線規格新建的在來線
濑戶大橋線 ：茶屋町站-宇多津站間。
規劃中的新幹線
四國新幹線：新大阪站-松山市，長約480公裡
四國橫斷新幹線：岡山站-高知市
中國橫斷新幹線：岡山站-松江市
九州橫斷新幹線：大分市-熊本市
山陰新幹線：新大阪站-下關市
羽越新幹線：富山市-新青森站，長約560公裡（與北陸、上越新幹線共用）
奧羽新幹線：山形市-秋田市，長約270公裡
北陸、中京新幹線：敦賀市-名古屋市，長約50公裡
北海道新幹線北延段：劄幌市—旭川市。
未成線
成田新幹線：東京站-成田機場
編列名稱
東海道·山陽新幹線
希望号（のぞみ，Nozomi）
光号（ひかり，Hikari）
光号鐵路之星（ひかりレールスター，Hirkari Rail Star）
回聲号·木靈号（こだま，Kodama）
山陽·九州新幹線
瑞穗号（みずほ，Mizuho）
櫻号（さくら，Sakura）
燕子号（つばめ，Tsubame）
東北·北海道新幹線
隼号（はやぶさ，Hayabusa）
疾風号（はやて，Hayate）
山彥号（やまびこ，Yamabiko）
那須野号（なすの，Nasuno）
（Max）谷川号（たにがわ，Tanigawa）（上越新幹線車次）
（Max）朱鹭号（とき，Toki）（上越新幹線車次）
北陸新幹線
光輝号（かがやき，Kagayaki）
白鷹号（はくたか，Hakutaka）
淺間号（あさま，Asama）
劍号（つるぎ，Tsurugi）
山形·秋田新幹線
羽翼号（つばさ，Tsubasa）
小町号（こまち，,Komachi）
列車型号
本土型号
輸出型号
試驗型号
技術特點
新幹線采用動力分散的運行方式，而不是用機車（火車頭）牽引。所謂動力分散，就是每節車廂的車輪都安裝了驅動裝置—電動機，将列車的動力分散到各節車廂。傳統的機車牽引方式需要依靠機車提供牽引力，是以較少的驅動輪對帶動整列列車行走，為了有效利用牽引功率和防止機車主動輪空轉，就需要在機車上加上很大的重量，從而加大了對軌面的壓力，增加建設和維修成本。
新幹線采用動力分散方式，以每節車廂的車軸作為驅動，不需要沉重的機車，由此車廂的軸重便可大大減輕，不僅易于加減速和在大坡度線路上的平穩行駛，也降低了噪音和振動，大大提高了旅行舒适性，同時，由于降低了對軌面的壓力，既降低了建設成本，又提高了經濟效益。随着半導體技術的迅速發展和應用，新幹線列車的制動系統由原來的空氣制動改為電-空聯合制動與再生制動，使用再生制動的列車在制動時會将電機的接線反接，這時電動機就變成了發電機，将列車制動時的巨大動能轉化為電能，發出的電能通過轉換以後可回饋牽引電網進行重新利用，從而可節省能源。同時，列車的電氣控制系統由GTO控制（逆變器控制）轉向了更先進的VVVF控制（交流電變頻控制），進一步提高了運行效率，節省了耗電。
新幹線設有多重安全系統。新幹線不僅在東京和大阪分别設置了對各條線路上行駛的列車進行監視和遠距離控制的中央控制系統，每條線路還安裝了稱為“ATC”的列車速度自動控制系統。所謂“ATC”裝置，就是将前方列車的位置、分轍器和路軌狀況等信号轉換成特定頻率的電流，通過一段段鐵軌組成的封閉回路傳給車載信号器，列車據此而自動地調整行駛速度或停止運行，這種“車内信号”雖也通過駕駛台上的顯示盤同步地顯示出來，但并不需要駕駛人員操作。列車進站時，“車内信号”提示的速度是每小時30公裡以下，即列車在可随時停止的狀态下運行。這時，駕駛人員必須按下“确認”鈕，否則“ATC”将“判斷”駕駛人員在打瞌睡或出現了其他異常而自動停止，這樣就不能準确地停到規定的位置。如果列車超越規定的停止位置，也不會與前方列車相撞，這是因為，當後方列車接觸到設在距前方列車1500米處的“絕對停止信号”時，就會自動地緊急刹車。由此可見，新幹線是可以實行無人駕駛的，之所以要配置駕駛員，是為了使進站的列車能根據站内情況，準時停到規定的位置，防止因緊急刹車而給乘客帶來不舒适感。
由于日本地震頻發，緊急地震檢測和警報系統于1992年引進，它使高速列車在發生大地震時能夠自動制動。
日本開發新幹線的首要目标是增強客運能力，其次才是提高速度。東海道新幹線開始運行，每天的客運量是6萬人次，10年後增加到每天30萬人次，全國8條新幹線每天客運達75萬人次。乘客如此之多，依靠電話預約和手工售票，無論如何也适應不了。日本早在開發新幹線的同時就研制出了綜合自動售票系統，經過多年的不斷改進，每天可處理160萬張車票，基本無差錯。
日常維護
新幹線的日常維護主要依靠線路檢測車的日常檢測及施工隊伍的維修。在全日本的新幹線上，活躍着兩種線路檢測車。運行于東海道·山陽新幹線的即是著名的黃醫生，由此車全身塗以明快的橙黃色而得名，早期新幹線黃醫生由專門改造的0系新幹線即922系擔當，而今則由以700系改造而成的923系取代了老舊的0系。JR東海的黃醫生平時停靠于東京都1号新幹線車輛所，JR西日本的黃醫生一般停靠在博多綜合車輛所。而到夜間，則出發對新幹線線路的軌道、供電、信号系統等進行全面細緻的檢測，平均每6天能對同一線路重複檢測一次。
而在JR東日本所屬的東北/上越/山形/長野/秋田新幹線上，則活躍着另外一種線路檢測車，稱為“East-i”，這種車輛由E3系新幹線改造而來，編号E926系。East-i的檢測任務與黃醫生基本相同，所不同的是由于新幹線内部的供電制式有所不同，所以跨區間運行的East-i需要額外檢測供電接觸網的電壓及電流頻率（東北/上越新幹線供電為25千伏/50赫茲，北陸新幹線的供電為25千伏60赫茲，而山形/秋田新幹線的供電僅為20千伏/50赫茲）。平時該車輛停靠于位于宮城縣的仙台新幹線綜合車輛所。
社會影響
在開通新幹線以前，從東京到大阪乘火車需要6.5小時，新幹線運行初期，縮短為3.1小時，現隻需2.3小時，而從東京到福岡1069公裡，現隻4.5小時就可到達。新幹線開始運行以來，共運載乘客約60億人次，如果這些乘客原來乘火車需4小時，現隻需2小時。日本人每小時的工資額平均為2500日元，僅此一項就節省了30多萬億日元。新幹線的直接經濟收益十分顯著，而間接的效益更加可觀。如果沒有東海道新幹線，從東京到大阪巨型噴氣式飛機每5分鐘起飛一架才能适應需要，燃油的耗費相當驚人。如果乘汽車，則需要修建一條6車道的高速公路才能滿足需求，不僅油耗大，僅因交通事故造成死亡的人數每年至少增加470人。
日本新幹線的成功，給歐洲國家以巨大的沖擊，促進了高速鐵路在歐洲的發展。日本開發新幹線時，歐美國家正着力發展高速公路和航空運輸業，鐵路運輸在這些國家被視為典型的“夕陽産業”而受到冷落。但是，随着石油危機和大氣污染問題的發生，最節省能源的鐵路運輸再次受到關注，各國紛紛調整以汽車為中心的交通運輸政策，大力發展高速鐵路。法國和德國急起直追，先後着手進行高速鐵路試驗，1981年法國TGV最高試驗速度達到380千米/小時，1988年西德的ICE突破400千米/小時大關，達到406.9千米/小時，1990年法國的TGV又創造了515.3千米/小時的世界紀錄，高速輪軌鐵路的速度保持者是法國的TGV-v150（2007年4月3日，574.8千米/小時）。歐洲國家高速鐵路技術的進展反過來又“刺激”了日本，使之加強了技術研究和新型車輛的開發，山陽新幹線和東海道新幹線的運行速度分别提高到的275千米/小時和300千米/小時。2011年，東北新幹線的運行時速提高到320千米/小時。
新幹線的建設不僅帶動了日本土木建築、原材料、機械制造等有關産業的發展，更重要的是促進了人員流動，加速和擴大了信息、知識和技術的傳播，從而帶動了地方經濟發展，縮小了城鄉差别。據調查，東海道新幹線和山陽新幹線，每年約有乘客2億人次，僅此而産生的食宿、旅遊等的消費支出約為5萬億日元，增加就業50萬人。1975年新幹線從大阪進一步延伸到九州後，岡山、廣島、大分乃至福岡、熊本等沿線地帶的工業布局迅速發生變化，汽車、機電、家用電器等加工産業和集成電路等尖端産業逐步取代了傳統的鋼鐵、石化等産業，促進了日本産業結構的調整。通向仙台、岩手的東北新幹線1982年開始運行後，沿線城市的人口和企業分别增加30%和45%，地方财政收入明顯增加。
随着新幹線交通網的形成，人們的活動範圍擴大了，文化交流也更加活躍起來，生活質量也明顯提高。比如，住在靜岡等地的人要想觀看傳統藝術歌舞伎或文樂，須到東京或大阪，過去需要用兩天，當天就可以來回。新潟縣浦佐町是個典型的山村小鎮，隻有2萬多人，但吸納來自世界各地學生的國際大學就設在這裡。由于北陸新幹線在浦佐設了車站，國際大學的教員不論是到新潟還是東京，最多隻需1小時，知識的交流和更新不受影響，而這裡的自然環境在城市是享受不到的，所以大家都樂意到那裡教學，國際大學聚集了一大批高水平的人才。
根據日本交通省的研究認為，高速鐵路有效競争半徑為旅行時間4小時以内，單程旅行時間超過4小時，高速鐵路鐵路的快捷程度相對于航空将毫無優勢。所以，在可預見的将來，為了縮短旅行時間，以求在更大範圍内與航空業競争客流，更新，更快速的列車必定會投入新幹線的運營。
新幹線之父
參見：十河信二
1955年，曾參加策劃九一八事變的十河信二被任命為日本國有鐵道總裁，相當于鐵道部長。當時日本的鐵路和火車全是戰前留下來的舊貨。國際上，鐵路界因為受到汽車和飛機的競争而越來越邊緣化，成為典型的夕陽産業。但是71歲的十河信二從一上台就決定建造一條新的高速鐵路，把東京和大阪之間的路程從8小時減少到3小時。這條鐵路将采用電力作為動力，兩條鐵軌之間的距離也與之前的标準完全不同，因此被稱為“新幹線”。此前，日本不但沒有建設過這樣的鐵路，連試驗都沒搞過。再加上根本沒有人投資，從總工程師以下的該國鐵所有職員都不相信新幹線的可行性。但十河還是決定一意孤行，他上台的第一件事就是趕跑了鐵路總工程師，任命自己的親信島秀雄接任。
面對國會議員的質疑，十河一面辯護說“隻是在進行原有鐵路的改造工作”，一面利用媒體大作廣告，最終争取到了新幹線項目。後面的事情更為驚人，根據島秀雄的設計方案，會計師計算出新幹線需要3800億日元才能建成，遠遠超過日本的承受力，國會不可能通過預算。十河則命令會計師做一份假賬交上去，欺騙國會說隻需要1900億，而且有辦法借到世界銀行的貸款。世界銀行本來明确禁止投資新幹線這種試驗性項目，但十河把國鐵在其他項目上的開支挪用過來秘密用于新幹線項目，讓世界銀行相信新幹線的修建異常順利，于是貸款順利到手。
新幹線于1959年開工建設，建到一半時資金就用完了。正好此時十河信二的任期已滿，他對首相池田勇人說：好了，世界銀行的錢都借了，你看着辦吧。十河的行為有嚴重違法嫌疑，池田當然知道。不過由于借了世界銀行的巨款，日本的面子問題讓他别無選擇，于是隻好從國庫中拿出巨額資金用于新幹線。在進行了3800億日元的投資後，世界上第一條高速鐵路——從東京到大阪的“東海線”于1964年10月1日通車。已經79歲的十河沒有出席通車儀式，因為他已于此前被趕下了台。他的新幹線和特有的“光”号列車卻從此成了與富士山并提的國家象征，70年代從日本寄往歐洲的聖誕賀卡上，有一半都印着新幹線的照片。
在東京站的16号月台上，有一座新幹線之父——十河信二的雕像。
相關事故
1973年2月21日，東海道新幹線的大阪運轉所（鳥飼基地）發生列車脫軌事故，但因為是空車，沒有人員傷亡。
1974年，新幹線東京運轉所（品川基地）分岐線與新大阪站陸續發生ATC信号異常事故。
1991年9月30日，91次光号（100系X編成）部分車輪從東京站出發後發生故障。
2015年6月30日，一列列車運行在東海道新幹線的新橫浜站至小田原站間的下行軌道上，發生車内起火（車内有乘客縱火自焚），事件相關路段緊急停運。2016年4月14日，日本4·14熊本地震中，一列空車回送的新幹線列車受地震影響脫軌。這是日本新幹線1964年運營以來首次出現整列“全車輪脫軌”事故。2019年10月13日長野縣千曲川堤壩決堤，停在長野新幹線車輛中心的10列新幹線列車嚴重浸水，将全部報廢，損失可能高達148億日元（約合9.5億元人民币）。這10列列車占日本北陸地區新幹線列車總量的三分之一，導緻東京至金澤區間的新幹線運行大受影響。
