新干线列车全皆采动力分散驱动方式，可防止高速行驶时的蛇行运动，减轻路线的维护保养费用。行车时的摇晃极小，为世界上运转品质最佳的高速铁路。

0系：1964年登场的0系列车是新干线诸多车型的开朝元老，在服务超过30多年后，此车系于1999年年全数退出东海道新干线的载客服务，之后以回声号（こだま，Kodama，汉字“木灵”）的身份行驶于山阳新干线上，进行各站停车服务。其中一台0系机车头于2001年由西日本旅客铁道捐赠予位于约克郡的英国国家铁路博物馆。0系的营运时速为220公里/小时，并曾在高速测试中创下256公里/小时的纪录。2008年11月30日全面退出营运服务。2008年12月14日，0系列车正式退役。

100系：1985年投入服务，行走东海道、山阳新干线，设计最高时速为275公里/小时，营运时速为230公里/小时，100系是首款拥有双层车厢的新干线列车。于2003年全数退出东海道新干线的载客服务。现时行驶于山阳新干线上，作为回声号进行各站停车服务。

200系：1982年东北新干线及上越新干线通车时开始使用。2004年时，一列200系列车由于新潟县中越地震而出轨，但并没有造成人员伤亡。200系的标准营运时速为240公里/小时，但依照编组的不同，E编成仅有210公里/小时的营运速度，但F编成却有270公里/小时。

300系：东海道－山阳新干线上等级最高的希望号（のぞみ，Nozomi）首次登场时所使用的车种，最初以270km/h的最高车速投入营运，但目前已经退出第一前线，主要是作为光号（ひかり，Hikari）与回声号列车使用。

400系：行驶于山形新干线的迷你新干线列车。设计最高时速为345公里/小时，东京至福岛新干线路段营运最高时速为240公里/小时，而行走在来线福岛至新庄营运最高时速为130公里/小时。翼号（つばさ，Tsubasa）列车使用。JR东日本已决定400系于2009年夏季退出营运服务，将为第二款退役的新干线列车。

500系：最高营运时速达300公里（山阳新干线路段）、当时世界上营运时速最快的高速铁路列车（1997年），并曾在测试中达到320公里/小时的速度。500系会于2008年年中行走“回声”号（こだま）班次，同时5组列车进行改造，分拆成8节列车（V编成），于2008年12月1日起取代退役的0系担任回声号（こだま）班次之营运。其余4组列车，会继续以“希望”（のぞみ）每日来往东京至博多2次。

600系：原本在开发阶段预计命名为新干线600系的东日本旅客铁道新型列车，在实际量产后改用新的命名规则，以代表“East”字首的英文字母“E”作为之后所有新车型的名称，而改名为E1。

700系：于1999年年投入运营、是极速虽只有285公里但平均营运时速较500系高的车型，前方车头长9米，因造型独特被日本人昵称为“鸭嘴兽”。除了作为光号与700系希望号使用外，西日本旅客铁道也使用700系推出不一样的新车型（700系7000番台），命名为铁道之星（ひかりレールスター，Hikari Railstar），在编组车辆数、车辆涂装、车内座椅数与配备上，都与原有的700系不同。

N700系：由700系改良而来的测试列车，东海旅客铁道与西日本旅客铁道共同开发、首度导入摆式列车技术的第五代新干线车辆。N700系列车已于2007年7月1日正式投入使用，最高营运时速也达到300km/h。该型号列车投入运行后，东京到大阪之间只需要2小时25分。

N700系S1编成：由JR西日本与JR九州联合购置的新型车辆，爱称樱号（さくら，Sakura），用于2011年后修通的九州新干线新大阪～鹿儿岛中央间的直通运转，与原有N700系外观上最大的不同为其采用青瓷色涂装非传统的乳白色＋蓝条涂装

800系：由九州旅客铁道开发，行驶于九州新干线路段，作为燕号（つばめ，Tsubame）列车的使用车辆。虽然极速只有260公里/小时，但因800系是配合九州地区多山特性所设计的摆式列车，因此反而拥有新干线里最高的过弯车速。

E1系：第一款全列车双层配置的新干线列车，使用于上越新干线路段。最高营运速度为240公里/小时。主要是作为朱鹮号（とき，Toki）与谷川号（たにがわ，Tanigawa）列车使用。

E2系：行驶于东北新干线及长野新干线。营运时速为275公里/小时。作为疾风号（はやて，Hayate）、浅间号（あさま，Asama）、山神号（やまびこ，Yamabiko）列车的使用车辆。

E3系：行驶于山形、秋田新干线的迷你新干线列车，东京至盛冈/福岛区间275km/h，盛冈至秋田、福岛至新庄区间130km/h。小町号（こまち，Komachi）、翼号列车使用。

E4系：世界载客量最大的双层高速铁路列车，达1634人（两列E4重联情况下），行驶于东北、上越、长野新干线上。最高营运时速240公里/小时。爱称Max朱鹮号和谷川号（Maxとき、たにがわ）

E5系：JR东日本预计于2011年投入东北新干线使用的最新型新干线，为FASTECH 360S的简化量产版，爱称继承E2系的疾风号（はやて，Hayate）。运行速度为宇都宫以南275km/h、宇都宫～盛冈间320km/h、盛冈以北260km/h

E6系：JR东日本预计于2011年投入秋田新干线运营的在来线直通用新干线，目前情况不明，唯一可知信息为爱称继承E3系的小町号（こまち，Komachi）