主たる区間を列車が200km/h以上の高速度で走行できる幹線鉄道をいう．軌間1435mmの標準軌を採用し，本線が道路と平面交差しない点で在来線と異なる．
世界初の高速鉄道として東海道新幹線が1964年に開業して以来，山陽，東北，上越と路線を拡大し，都市間輸送の基軸をなしてきた．現在東海道新幹線は最高速度270km/hの営業運転を行い，年間一億人を超える旅客に利用されている．
日本での成功をうけてフランス，ドイツなど各国で高速鉄道が続々と開業している．
近年は通勤輸送需要に対応した列車や，在来線へ直接乗入れる列車も登場し，利便性が高まってきている．
運転管理システム（コムトラック）computer-aided traffic control system　列車の進路制御，列車ダイヤの作成，乗務員と車両の運用管理などを行うシステム．列車集中制御装置（CTC，centralized traffic control）や自動列車制御装置（ATC，automatic train control）とともに安全で安定した輸送を支える．
地震動早期検知警報システム（ユレダス）urgent earthquake detection and alarm system　地震の初期微動を検知し，規模や震央距離を算出して迅速に列車を停止させるシステム．
このほかにも強風や降雨，降雪などを検知するシステムが沿線に設置され，自然災害による事故を未然に防いでいる．
電気・軌道総合試験車Shinkansen multipurpose inspection train　高速走行しながら軌道や架線などの状態を検査する新幹線型車両．測定データは保守計画に反映される．