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第二次世界大戰結束後，日本被限制發展航空相關產業，造成相當多的陸海軍航空隊的航空工程師失業，不過1950年代韓戰後日本鐵路運輸運量需求大增，因此日本後來把發展航空產業的人才與當初滿州鐵路的鐵路工程師轉向發展高速鐵路，因此新幹線其實是採用了不少航空動力學運用在高速鐵路產業。日本並趕在1964年東京奧運開幕前讓東海道新幹線正式營運，而新幹線採用的標準軌也跟原來日本鐵路常用的窄軌不同，因此稱為新幹線以與原來窄軌的在來線做為區別。
由於日本的電力系統是世界少數國家中同時採用美規60Hz又採用歐規的50Hz電力系統的，電力系統是真的一國兩制，日本電力系統大致以東京都為界，以東的東日本與北海道採用歐規，而東京以西的關西與九州、四國則採用美規的60Hz電力系統。也因此日本的火車與新幹線多依據兩個不同的電力系統開發新幹線電力列車，且兩種列車不能互用於不同的路線，而不是像歐洲的火車多開發可以同時在不同電力系統與輸配線路段切換行駛的列車。一來因為日本不像歐洲高鐵國際列車須同時經過不同的國家的電力輸配電系統行駛，這樣可以省下列車轉換不同電力系統零件的成本，也可將心力轉入高鐵系統的安全性與舒適性發展。加上日本的職人精神與科學工藝精湛，讓日本新幹線一直保持高準點率與安全性，甚至在列車的搭乘舒適性也是世界數一數二的。不過到目前為止，四國是四個日本主要島嶼中，還未有新幹線列車行駛的。
隨著新幹線的成功，日本也將新幹線系統推向海外市場，台灣是日本新幹線系統與列車第一個輸出國(700T)，第二個是中國(CRH2)，第三是英國(395)，接者美國德州高鐵(N700S)與印度高鐵(E5)也採用新幹線系統作為高速鐵路的列車。日本的新幹線列車採用動力分散式，而不是法國TGV系統的動力集中式，另一個世界主要高速鐵路系統德國ICE也是動力分散式。韓國是亞洲繼日本後第一個開發高鐵營運的國家，最早採用KTX-I技術是來自於法國TGV的動力集中式列車，新一代高鐵列車才採用動力分散式列車。
目前日本已經開始準備將原本的東京到大阪的輪軌高速鐵路轉換到磁浮高速鐵路，中央新幹線第一階段工程，原本預計在2027年通車，但目前時程上可能會有延誤。
