2007年7月1日より東海道・山陽新幹線で主に「のぞみ」として営業運行へ就き、その後は両社において増備が続けられ､同新幹線系統最大勢力となった。また、九州新幹線全通に伴い2011年 3月12日より山陽・九州新幹線直通列車「さくら」「みずほ」にも7000・8000番台が投入され､JR九州も本形式を保有することとなった。新幹線電車においてJR3社が保有する車両は本形式が初となる。

改良型「N700A」を含めると、2020年までに試作車含めて合計2,992両が製造されている（※代替製造車両は含まない）。

先代標準形である700系をベースとして、曲線通過速度・最高速度・加減速性能、乗客の快適性、環境対策、それぞれを向上させることを目的として設計された。

編成価格は約46億円と700系の約36億円より高価であり、実は500系と同等。

2008年に鉄道友の会よりブルーリボン賞を受賞。他、グッドデザイン賞やブルネイ賞など多数の賞を受けている。

最高速度

最高速度は300km/h（山陽新幹線区間）。営業用新幹線電車としては初となる車体傾斜システム導入などで東海道新幹線においては300系投入時以来となる所要時間短縮を実現している。

当初は東京 - 博多間は最速4時間50分（基本停車駅のみ停車）、山陽新幹線内ほとんどの「のぞみ」が基本停車駅+姫路駅・福山駅・徳山駅・新山口駅のうち1駅追加停車していたこともあって大半の列車については従来同等 - 停車駅増加した分遅くなっていた……のであるが、その後の山陽新幹線内ATC改良に伴い東京 - 博多間最速4時間46分となっており、遂に500系が到達した記録である4時間49分がさらに塗替えられることとなった。

（なお当時品川駅は未開設であり新横浜駅と新神戸駅は通過であった）

番台区分

既に使用可能な番号が枯渇する程の制約がある上、JR3社が使用していることもあり使用番号が複雑化している。

使用形式	77X形、78X形（8両編成は766形、78X形）	製造本数
0番台	Z編成、JR東海所有16両編成	X編成へ改造
1000番台	G編成、JR東海所有16両編成	51編成
2000番台	X編成、0番台より改造	80編成
3000番台	N編成、JR西日本所有16両編成	K編成へ改造
4000番台	F編成、JR西日本所有16両編成	24編成
5000番台	K編成、3000番台より改造	16編成
6000番台	未使用
7000番台	S編成、JR西日本所有8両編成	19編成
8000番台	R編成、JR九州所有8両編成	11編成
9000番台	JR東海所有16両編成で性能確認車（試作車）。Z0→X0編成	1編成

合計202編成、2992両。（他に代替製造の車体もあり）

これは、0系3216両に次いで歴代新幹線車両では第2位の製造数である（なお0系は同形式同士での置換を行っていたため、全編成が全て揃ったことはなかった）。

最終編成であるG51・F24編成が落成したのは2020年3月であり、2019年2月に廃車となった試作車X0編成を含めると全編成が揃ったことはない。

量産車のみであると、全編成揃った期間はX12編成が廃車されるまでの2020年7月までの約半年間のみであったが、この時点での最大在籍数（2976両）は0系2338両を上回っていた。

製造両数や種類の多さもあり製造は日本車輌・日立製作所・川崎重工業・近畿車両の計4社が担当している。

9000番台

2005年に登場した先行試作車。JR東海所有16両編成1本が在籍した。量産車とは喫煙ルームがないこと、車掌室の位置や客室形態が異なる事等の理由で営業運行に就くことは最後までなく、専ら新技術実車試験やデータ収集などに用いられていた。走行に関しては1000・4000番台に合わせる改造工事を施行したが、番号は9000番台のままであり、編成番号のみがZ0→X0編成へと変更した。

N700S9000番台に置換えられる形で、N700系廃車第1号として2019年2月6日に廃車となった。このうち1・8・14号車の3両は解体されずにJR東海が運営する鉄道展示施設「リニア・鉄道館」へと搬入され、同年7月17日より屋外で静態保存された。

0・3000番台→2000・5000番台

2006年に最初に登場したグループで16両編成。耐用年数を迎えた300系を置換えるために製造された。JR東海所有のZ編成が0番台、JR西日本所有N編成が3000番台として登場した。

Z（→X）編成が80本、N（→K）編成が16本製造された。

2007 - 2012年に渡って製造されており、製造時期によっては一部仕様変更がなされている。

Z43・N10編成以降は5・12号車の主変換装置が走行風冷却式へ変更された。

後1000・4000番台相当に機能を向上させる改造工事が行なわれた。主な改造内容は以下の通り。

車輪ディスクブレーキのブレーキディスクボルト締結方式を、内周締結式から中央締結式へ変更しブレーキ性能強化
定速走行装置搭載
地震ブレーキ搭載
車体傾斜装置改良

車番が+2000され、全編成が2000・5000番台となった。編成記号も変更され、JR東海所有2000番台がX編成、JR西日本所有5000番台がK編成である。

2020年7月より、後継形式N700Sへの置換が行われており、JR東海X編成（2000番台）が廃車されている。

同月2日のX12編成を皮切りに、比較的古い編成の廃車が進んでいる（廃車は検査タイミングによるため、必ずしも古い順という訳ではなく、廃車された編成より古い編成が全検を受けたケースもある）。

なお、廃車解体された車両（アルミ合金）はリサイクルされ、N700Sの部品や駅施設装飾などに再利用されている（ネクタイピンなどのグッズとなり、販売されたものもある）。

K編成（5000番台）については、2024 - 2029年度に掛けて14編成が8両へ短縮化改造され、500系全編成と700系（レールスター）8編成を置換える予定。なお、1 - 3・8 - 11・16号車が新編成へ使用され、外装は変更されないとしている。

7000番台・8000番台

2011年の九州新幹線（鹿児島ルート）全通業に伴う山陽・九州新幹線直通列車向けに製造された。8両編成。JR西日本所有S編成が7000番台、JR九州所有R編成が8000番台である。

S編成が19本、R編成が11本製造された。

S・R編成の相違点として、車内チャイムの違いや車体やJRマークの色や客室ドア上のJR表記が挙げられる。

車内内装は東海道系統のそれとは異なり、和風木目調を用いた落ち着きがあるデザインとなっている。

座席は700系「ひかりレールスター」をベースに改良が施されており、指定席座席は通路を挟んで2列ずつとされている。また、6号車がグリーン車・普通車の合造車という珍しい構成である。

九州新幹線内の急勾配に対応するべく、全電動車構成とされた。一方で、東海道区間とは異なり主要区間が線形が良い山陽新幹線でもあるため車体傾斜装置は未搭載であり、準備工事に留めている。

1000・4000番台（N700A）

2012年末より改良型1000・4000番台が製造開始。

「Advanced」の意味を込めて「N700A」の通称が与えられたが、あくまでN700系の一員である。

主に耐用年数を迎える700系を置換えるために製造された。16両編成。JR東海G編成は1000番台、JR西日本F編成は4000番台を名乗っている。車体側面のロゴマークには大きく「A」の文字がある。

G編成が51本、F編成が24本製造された。

従来車からの改良点は、概ね以下の通り。

ATCと連動した定速走行装置を搭載
車輪ディスクブレーキのブレーキディスクボルト締結方式を、内周締結式から中央締結式に変更することでブレーキ性能を強化
台車振動検知システム採用
車体傾斜装置改良
デッキ・洗面所・トイレ照明をLED化、2016年度落成分以降は客室部もLED照明化
車内自動販売機廃止
ドア開閉警告灯新設
一部部材変更
トイレに温水洗浄便座を装備（2014年度落成分以降）
ブレーキライニングを新型へ変更し、制動距離を削減（2016年度落成分以降）

車両設計

車体

700系同様、アルミニウム合金によるダブルスキン構造構体であるが、車体傾斜装置搭載を前提として、車両限界に収まるよう車体幅が狭められている。車体幅を狭めた分、側構体を薄くすることにより、従来と同等の車内空間を実現している。

側構体を薄くした上で強度を維持するため、窓面積を小さくしている。その窓についても、従来の複合ガラス構造から、透明なポリカーボネート板へ変更し、大幅に軽量化。

先頭部形状

700系のエアロストリームを発展させた、エアロ・ダブルウィングと呼ばれる形状を採用。

ノーズは700系よりも少し長い約11mで、運転室扉へ干渉しており、またその直後の客用扉はプラグドアとなっている。

圧力波抑制に余り寄与しない先端部断面積変化率を大きくすることでノーズ長さを切詰め、後ろのデッキ部を除いて屋根を低くすることで、トンネル突入時の圧力変化を抑制している。これにより圧力波ピークを各部分に分散させ、結果300系と同じ座席配置を維持しつつ300km/h走行時のトンネル微気圧波基準を満たせるようになった。

加えて、左右に長い窪みを設け、前面ガラス周辺を盛り上がらせることで気流整流作用を向上させている。

全周幌

700系では一部号車に装備されていたセミアクティブ左右動ダンパを、N700系は全車両へ搭載した。これにより、車体横揺れが少なくなったので、車体端部同士を繋げてしまう形で全周幌を搭載することが可能となった。

全周幌本体は四角いタイルのようなパーツとなっており、車体に1つずつネジ止めされ、連結部を跨いだ白いカバーの形態となっている。伸縮性がある特殊な素材で出来ており、高い強度と耐久性を有する。

車両全体が平滑となるので、空気抵抗削減が期待可能。

走行機器

300km/h運行を目的として、主電動機は連続定格出力を305kWに増強し、歯車比も2.79まで落とすことで、高速性能を確保。

主変換装置は従来よりも小型軽量化・信頼性向上を図った新型を採用。16両編成のうち中央寄り6両には、走行風冷却方式主変換装置を搭載している。1000番台・4000番台は全車両に走行風冷却方式の装置を採用し、さらなる小型軽量化を実現。

700系に引続き、グリーン車駆動装置にはTD継手を採用し、惰性走行時の床振動をなくしている。

台車は300系以来の円筒積層ゴム+コイルばね軸箱支持方式である。一方、九州新幹線直通用7000・8000番台では、500系以来の軸梁式となっている。

パンタグラフは新形状シングルアーム式を採用。下部のアームが極端に短くなった。

電動車比率を14M2Tに高め、車両制御伝送システムによる遅込め制御を導入したことで、常用ブレーキを全電動車回生ブレーキで賄うことが可能になり、よって渦電流ディスクブレーキを廃止。

700系では東海車と西日本車で走行機器に違いが見られたが、本系列では特に見られない。

車体傾斜装置

東海道新幹線内に多数点在する半径2500m曲線を高速通過するため、新幹線車両で初めて空気ばね圧力制御による車体傾斜機構を搭載する。半径2500m曲線において、本則+15km/h、270km/hでの通過が可能であり、曲線通過時の加減速を不要とした。

車両傾斜制御プログラムと地上設備位置情報を元に、正確な車体傾斜を行い、乗り心地を向上させている。

N700Aでは車体傾斜動作条件を半径5000m未満の曲線にまで拡大し、半径3000m以上の曲線において285km/hでの通過を可能とする。

なお、仮にこれら車体傾斜装置が故障した際は、700系と同じ運行ダイヤとなる。

山陽新幹線においては曲線通過速度向上が必要ないため、車体を水平に保つ制御のみ行う。また、東海道区間での運用がない7000・8000番台では準備工事措置とされている。

車内設備

座席は、軽量化と座り心地を両立するため、座面クッションに金属のSバネと樹脂を合わせた複合バネを仕込んでいる。

グリーン車座席は、リクライニングと共に座面後部が連動して沈むようになっており、包み込まれるような座り心地を実現。また、荷棚下には飾り照明が付いている。

受動喫煙防止観点から、車内は完全禁煙とされた。ただし、喫煙需要にも応えるべく、16両編成では3・7・10・15号車、8両編成では3・7号車へ喫煙ルームを新設。

2022年1月24日、同年3月12日より7号車の喫煙ルーム1ヶ所を閉鎖。N700Sに続きビジネスブースを新設すると発表。N700Sと同じく、同年4月よりサービスを開始する予定。2024年3月改正より東海道・山陽・九州の列車内喫煙ルームを廃止し、非常用飲料水等を設置する倉庫へ転用。

また、痴漢防止や犯罪抑止を図り、運転室と全客用ドア上部に防犯カメラが設置された。ドア上部のカメラは、デッキ出入口周辺を撮影する位置となる。

しかし、2015年の東海道新幹線火災事件を受け、さらなる防犯措置としてデッキ通路を撮影するのに1台ずつ、さらに客室用として案内表示器右側に1台ずつカメラが増設された。

車掌用設備として運転室及び車掌室に乗務員連絡用編成付属PHS端末を搭載、車掌が客室内で業務中であっも乗務員間での連絡が行える。また万一の際は手元のPHS携帯端末から直接編成全車内へ向け一斉放送を行うことも可能。

性能

電動車比率増加、車体傾斜装置など重量増加要因が増えたため、700系よりも編成重量は増加しているものの、708tに対して715tとかなり抑制されている。

運行ダイヤ過密化が進む東海道新幹線において、後続列車からより素早く”逃げる”ため、起動加速度は2.6km/h/sとかなり高めに設定。JR東海313系と同等であり、しかも定加速度領域が100-120km/hまであるため、並の在来線車両ではこの加速力に追い付くことは不可能である。

山陽新幹線内では、最高速度300km/h運行を行う。

車体傾斜装置によって曲線通過時の余計な加減速をなくしたことと、全周幌採用による空気抵抗削減により、東京 - 新大阪間走行時消費電力が700系比で19%カットされた。

運用範囲

東海道・山陽新幹線用

JR東海所属車・JR西日本所属車が両者共通で16両編成「のぞみ」「ひかり」「こだま」で運用されている。N700Sと共通運用。

山陽・九州新幹線用

JR西日本所属車・JR九州所属車が両者共通で8両編成の「みずほ」「さくら」「つばめ」「ひかり」「こだま」で運用されている。なお、JR西日本所属7000番台S編成に関しては博多南線での定期運用があるが、JR九州所属8000番台R編成はダイヤ乱れ時の突発的代走以外での同線での運用はない（JR九州所属車は博多総合車両所へは入庫しないため）。