大宮駅（埼玉県さいたま市大宮区）から高崎駅、越後湯沢駅、長岡駅等を経て新潟駅（新潟県新潟市中央区）までを結ぶ。路線延長303.6km/269.5km（営業キロ/実キロ）。

1982年 11月15日に開業。大宮駅以南では全列車東北新幹線に乗り入れており、列車の運転区間としては東京駅・上野駅～新潟駅ほかとなっている。また、高崎駅以南は北陸新幹線が乗り入れている。

なお、本来の起点は新宿駅。大宮駅以南は計画としてはあるものの着工等に向けた具体的動きはない。

2004年 10月23日の新潟県中越地震では新潟県内の区間が被災し、同年12月28日まで一部区間が運休となった。

走行車両

列車名

とき　たにがわ　 Max　現美新幹線
 あさひ：過去の列車名

かがやき　はくたか　あさま：北陸新幹線からの乗り入れ

2019年3月16日現在

営業車両 : E4系、　E2系　、E3系(現美新幹線の700番台)、E7系・W7系(2019年3月16日から営業運転開始)
事業用車両 : E926形
試験車両 : E5系

過去

営業車両 : E1系　 200系　 E2系(N編成)
試験車両 : 400系　 E954形

主な駅

東京駅上野駅大宮駅熊谷駅本庄早稲田駅高崎駅上毛高原駅越後湯沢駅ガーラ湯沢駅浦佐駅長岡駅燕三条駅新潟駅

今後の予定

2018年から北陸新幹線と同仕様のE7系を導入し、2020末までにE4系を置き換えてMaxは運行終了となる予定。
2019年3月のダイヤ改正で上越新幹線にE7系の営業運転を開始し、グランクラスも導入された。
上越新幹線のE7系デビューに合わせて外装に朱鷺色の帯と稲穂と朱鷺の羽をイメージしたシンボルマークを期間限定で塗装する予定。
2019年5月8日のJR東日本のプレスリリースで、2022年度末までに上越新幹線の車両を全車E7系に統一する計画を発表。上越新幹線の最高速度を240km/hから275km/hに引き上げ、最大7分短縮する予定。
ただし、2019年10月に発生した令和元年台風第19号による千曲川決壊で浸水・廃車となった北陸新幹線用E7系の補充として本来上越新幹線に投入予定だった編成のうち5編成（および既に営業運転を開始している1編成）を北陸新幹線に投入する事となり、E4系の置き換え完了は先延ばしとなる可能性が浮上している。