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在日本，[[日本鐵路運輸|鐵路]]是不可或缺的城際交通工具。[[第二次世界大战]]前，日本已經著手研究「[[子彈列車]]」計劃，利用高速的[[蒸汽機車|蒸汽火車]]來往[[東京都區部|东京]]和[[下关市|下關]]，更於1940年開始著手興建新線，但之後在1943年因戰局惡化而停建。
至1950年代，連接東京、[[名古屋市|名古屋]]、[[大阪市|大阪]]等日本三大都市的[[東海道本線]]已經呈現運量飽和。同時，採用[[窄軌]]規格的東海道本線並不能提供快速的服務；加上東京成功爭取到[[1964年夏季奧林匹克運動會|1964年夏季奧運]]的主辦權，興建一條新的快速鐵路迫在眉睫。当时的[[日本國有鐵道|日本国铁]]总裁[[十河信二]]曾经提出，要将东京到大阪之间的路程从8个小时缩短到两个小时。日本國鐵於是利用當時興建子彈列車時殘留的設施，於1959年開始興建[[標準軌]]新線，總經費達3800億日圓，修建过程中，工程屡次追加修建预算，一度引来了诸多媒体的批判。最后，此新線在1964年東京奧運開幕前及時開業，成為日本以及全世界第一條高速鐵路；身為該鐵路線倡議者的十河信二也因此被称作“新干线之父”和“世界高速铁路之父”。此新線在計劃階段時，原暫時命名為「{{lj| [[ 東海道新線|東海道新線}} ]] 」，後來決定以「新幹線」這個日本國有鐵道內部對戰前「子彈列車」計畫的稱呼，命名為「東海道新幹線」。日本國鐵[[國鐵分割民營化|分割民營化]]時，东海道新干线全线被分割到[[JR东海]]名下，因而为JR东海带来了巨额的财政收益，該公司有近九成的營收來自這條新幹線。經過多次提速，目前（2016年）由東京至新大阪最快只需要2小時22分。
東海道新幹線啟用後，已成為日本東西部運輸的大動脈。其每日開行列車336次、每日運輸人次約45萬人、年間運輸人次約1.65億人次(2016年)，乃世界鐵路運輸服務的重要典範之一<ref>[http://web.archive.org/web/20120117053424/http://company.jr-central.co.jp/ir/annualreport/_pdf/annualreport2011-02.pdf アニュアルレポート2011（輸送サービス）]，JR東海，2012年1月7日閲覧。（2012年1月17日時点の[[インターネット・アーカイブ|アーカイブ]]）</ref><ref>[http://company.jr-central.co.jp/company/about/_pdf/about_2011.pdf 会社概要 2011]，JR東海，（2012年1月7日閲覧）</ref>。
*1956年5月10日 - 日本國鐵對東海道新幹線進行實現[[可行性研究]]。
*1958年12月19日 - 建設工程被批准。
*1959年4月20日 - 於[[熱海市|熱海]]{{lj| [[ 丹那隧道|丹那トンネル|新丹那隧道}} ]] 東口進行開工典禮，正式開始興建。
*1961年5月1日 - [[世界銀行]]就此線計劃批准8000萬美元貸款，年利率5.75厘，預計20年後全數償還。
*1962年3月15日 - 開始鋪軌。
*2015年3月14日 - N700A列車最高時速提昇至時速285公里（希望號班次啟用23年來首次提速），全程行車時間預計再縮短3分鐘至2小時22分。
*2015年6月30日 - 從東京開往新大阪的225次希望號列車，行駛在[[小田原市]]內路段時，一名男性乘客突然在第1車廂內淋油[[自焚]]當場身亡，同時造成同車廂內一名女性吸入過多濃煙傷重不治。<ref>[http://www.asahi.com/special/timeline/20150630-shinkansen/ 東海道新幹線火災] ，[[朝日新聞]]電子報</ref>
*2017年12月11日 - 從博多開往東京的34次希望號列車，在行駛時發現列車出現異常，在名古屋站停靠時進行緊急檢查，發現車輛下方發現漏油，決定列車停駛；之後又進行檢查，確認第13車廂的[[轉向架]]出現裂縫<ref>{{Cite [https://www.kobe-np.co.jp/news |title= /sougou/201712/0010832675.shtml 新幹線台車亀裂 製造の川重「調査に全面協力」 |newspaper= ]， 神戸新聞 |date=2017，2017-12-20 |url=https://www.kobe-np.co.jp/news/sougou/201712/0010832675.shtml |publisher=神戸新聞社 |accessdate=2017-12-26 |archive-date=2017-12-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20171220191228/https://www.kobe-np.co.jp/news/sougou/201712/0010832675.shtml |dead-url=no }}</ref>。[[運輸安全委員會]]介入調查後，認為列車若繼續行駛有出軌之虞，因此判定該起事故為「嚴重事件」，是新幹線開通以來首例<ref>[http://jtsb.mlit.go.jp/jtsb/railway/detail2.php?id=1926 平成29年12月11日に西日本旅客鉄道株式会社 東海道新幹線で発生した重大インシデント［車両障害］ ]，国土交通省，2018年2月26日|</ref><ref>[https://dot.asahi.com/aera/2017121400058.html 年末年始は大丈夫か 新幹線初の重大インシデント 「人手不足で亀裂見逃す？」と専門家 ]，[[AERA dot.]] 澤田晃宏，2017年12月14日 </ref>。
*2018年6月9日 - 由東京開往新大阪的265次希望號列車（當日往新大阪末班車），新橫濱站開車後於綠色車廂發生隨機殺人事件，一名22歲無業男子以柴刀及水果刀刺向其他乘客，結果於小田原站緊急停車。該男子被逮捕，事件做成一死兩傷。
*2019年5月至6月间 - 新型动车组[[新干线N700S系电力动车组|N700S系]]于东海道新干线米原至京都段进行高速测试，最高运行速度达到362km/h，刷新东海道新干线列车运行最高速度。<ref>[https://www.bilibili.com/video/BV1v4411K7JA 時速362km！東海道新幹線N700S試運転 2020年7月初旬デビュー予定 ]，2020-06-06 </ref>N700S系预计2020年7月正式投入运营。