昭和39年10月、東京オリンピックが開催されることになり、これにあわせて東海道新幹線東京〜新大阪間の開業が決定しました。当時の国鉄技術者が英知を結集して世界初となる最高速度200km/hの高速鉄道を建設することになり、これまでに蓄積された技術を結集。昭和37年には鴨宮付近にモデル線が完成し、新幹線試作電車が2編成投入されました。

　昭和37年6月に完成した新幹線試作電車のA編成は1001号＋1002号の2両編成、B編成は1003〜1006号の4両編成で、鴨宮モデル線において各種走行テストが実施されました。高速運転に対する問題点をクリアして量産化のスタイルが決定し、昭和39年2月から各車両メーカーで製造された量産車が登場。12両編成が30本の計360両の新幹線車両が開業の日を目指して試運転を開始しました。

　昭和39年10月1日、東京発6時の「ひかり1号」が新大阪駅に向けて出発し、世界の高速鉄道の歴史が始まりました。計画では東京〜新大阪間の所要時間を「ひかり」3時間10分、「こだま」4時間としていましたが、路盤が固まるまでの間は「ひかり」4時間、「こだま」5時間で運転。1年後の昭和40年11月1日改正から「ひかり」3時間10分、「こだま」4時間の運転が開始されました。

　なお、開業時は「新幹線電車」と呼ばれていましたが、昭和55年に東北･上越新幹線用の200系が製造されたため、それ以降は0系と呼ばれるようになっています。

　昭和39年10月の開業時から活躍する0系は、国鉄初となる軌間1,435mmの線路上を走る全長25mの大型車体で、座席はグリーン車が2＋2席配置、普通車は3＋2席配置となりました。当初は一等車2両、ビュッフェ車（半室は二等車）2両を組み込んだ12両編成でしたが、昭和45年2月には大阪万博EXPO'70の開催に合わせて「ひかり」編成の16両化を実施。万国博覧会への観客輸送の増強が図られました。

　昭和47年3月15日、山陽新幹線新大阪〜岡山間が開業し、東京〜岡山間を4時間10分で結ぶ「ひかり」が登場。岡山開業では「こだま」の16両化も順次実施され、昭和48年7月には全列車が16両編成で運転されるようになりました。岡山開業時ではあまり問題になりませんでしたが、昭和50年3月の博多開業が決定すると食堂車の連結が検討され、昭和49年9月には「ひかり」編成への食堂車組込み＆先行営業が開始されました。

　昭和50年3月10日、東海道･山陽新幹線東京〜博多間が開業し、東京〜博多間を6時間56分で結ぶ「ひかり」が登場。昭和55年10月改正ではスピードアップが実施され、東京〜博多間の「ひかり」は6時間40分運転になりました。

　昭和62年4月1日の国鉄分割民営化では、東海道区間がJR東海、山陽区間はJR西日本の管轄となり、各区間の輸送量に合わせた車両運用が組まれるようになりました。JR東海では「こだま」の普通車指定席の2＆2シート化、JR西日本では山陽区間専用の「ウエストひかり」編成や「こだま」編成の2＆2シート化および短編成化などを実施。昭和61年3月まで計3,216両が製造された0系ですが、新系列車両の増備に伴って次第に活躍の場を失い、平成20年11月30日に定期列車での運転を終了。同年12月14日の「0系さよなら運転」の実施で約44年間に及ぶ歴史に終止符を打ちました。