0系列新干线于1964年投入正式运营，是世界高速高速火车的起点。首列0系列火车运营于东京和新大阪之间。这一型号的车最高时速为220公里。列车编组情况在上一级的表格中给出。0系列有6个编组，分别是SK，R2,24，R，Q，NH32，YK。其中最后两种已经停止运营。0系列是使用年限最长的新干线，在很长时间里是代表日本铁道的标志。最新的0系列是在1986年生产的，在此间一共生产了3216辆，位居新干线诸多系列之榜首。它的颜色有两种：象牙白底色和钴蓝色条纹；珍珠白底和钴蓝色条纹。0系列在外形上和1000系列原型车很接近，其材料也都是钢制。到了300系列出现时，列车的外壳就向铝合金方向发展了。
0系列新干线是单层客车，没有安排卧铺位。其座位形式如图所示，为单方向座位。高速列车原则上应该采用单向的座位形式，因为在如此高速行进的车辆上如果逆向观看外景，大多数的乘客会头晕。目前国内的列车几乎都是双向座位，为的是节省成本。