JR東日本が運行する臨時寝台特急列車。上野駅とJR北海道の札幌駅間を走行する。
1999年に運行開始されている。それまでの「北斗星」をグレードアップさせたもので、車両も新しくE26系客車が導入されている。ただし1編成しかなく、必然的にどう運転しても隔日運行しかできず（多客時以外は週6勤1休で運行）、毎年車両検査のため10月から12月にかけて運休している。
車両は恒常的に運転されている（カシオペアは形式上臨時列車扱い）ものとしては初めて全車B寝台車両の無い2人用A寝台車両で固められており（他に食堂車とラウンジカーを連結）、2階建て車両である。上位からクラス別に「スィート」「デラックス」「ツイン」と分けられており、中でもスィートは上野より一号車の端に存在し、人気が高い存在となっている。ラウンジカーは電源車も兼ねており、検査時には予備車（24系から改造）が使用されるが、ラウンジカーは連結されないので注意が必要である（その旨は時刻表などで公表されていない）。
なお、上記の通り、2人用A寝台オンリーのため、原則として2人からの利用となるが、実は一人でも乗れる。ただし、1人で2人分の特急料金・寝台料金を支払う事となるが…(乗車券は１枚でOK)
これは本列車がカップルなどの新婚旅行や団体旅行を想定してそれに特化させたためであり、最初から一人旅の利用者は前提になかったからである。
※ただし、過去には一人利用のための特別切符が販売されたことがある
牽引機関車も本州内は北斗星とは別にカシオペア用に専用に塗られた車両が用意されており、災害などのトラブル時を除いて原則それが使われていた。2010年に導入されたEF510においてもカシオペア色機関車は用意されたが、同型の北斗星色機関車と共通運用となっており、北斗星色も使用されることがある。
2016年3月の北海道新幹線開業の際には、はまなす等と共に運行を終了すると正式に発表された。
しかし、カシオペアの客車自体はまだ新しい方であることから、今後はクルーズトレイン的な用途に使われる見込みである。またカシオペア用のEF510も運行終了後はJR貨物に売却される予定となっている。
