国鉄分割・民営化まで
1964年10月1日、東京オリンピックの開催に合わせて東海道新幹線が開業した。併せて専用の0系が開発され、営業に投入された。開業当初の営業最高速度は200km/h。路盤の安定を待って翌年に210km/h運転を開始した。
日本の二大都市である東京~大阪間は、1958年から在来線の特急で日帰り可能になっていたものの滞在時間がわずか2時間余りしか取れなかった。しかし新幹線の開通により、日帰りでも滞在時間を充分取れる様になり、社会構造に著しい変化を及ぼしました。ビジネスやレジャーの新しい需要を喚起し、東海道新幹線においては当初の12両編成が、1970年の大阪万博の開幕を機に16両編成まで拡大され、高速大量輸送機関としての確固たる地位を確立した。
その一方で、新幹線の建設や特急・急行列車の増発、さらには都市部における通勤輸送増強(五方面作戦など)などの設備投資に追われた事から、新幹線の開業した1964年度から国鉄収支は赤字に転落し、以後それは拡大する一方となって、結果的に新幹線建設は国鉄破綻の1つの原因となった。しかし以後の国鉄において、新幹線は重要な収入源ともなっていきましたが、その後、東海道新幹線に続いて、同じ様に需要の増加していた山陽本線の抜本的輸送力改善と高速化を目的として、1967年に東海道新幹線を延伸する形で山陽新幹線が着工され、1972年3月15日に岡山まで、1975年3月10日には博多まで開業した。「ひかりは西へ」がそのキャッチコピーでありました。さらに東北方面への延伸も計画された。1971年に東北新幹線と上越新幹線が着工され、1974年には建設中の成田空港へのアクセス路線として成田新幹線も工事に入った。折しも田中角栄内閣総理大臣による「日本列島改造論」という発言があり、整備は順調に進むかに見えまいした。
だが、実際には用地買収の難航やトンネル工事での異常出水などがあり、前者2つの新幹線は予定より工事が5年も遅れ、成田新幹線に至っては工事中止となってしまいました。また、新幹線沿線での騒音・振動による公害問題がこの頃深刻化した。さらに国鉄財政の悪化に伴う運賃・料金値上げの繰り返し、労働紛争によるストライキの頻発化などから、既存新幹線の乗客が減少傾向に陥った。そして労働紛争の影響からか技術革新が見られなくなり、新幹線の発展・発達は一時停滞した。