Die erste Baureihe des Shinkansen, die anfangs mangels Nachfolger noch keine gesonderte Bezeichnung hatte, wurde ab 1964 gebaut. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 220 km/h war er der schnellste Zug der Welt. Dies erreichte man dadurch, dass jede Achse in jedem Wagen von einem Motor mit 185 kW angetrieben wurde und damit unabhängig von der Anzahl der Wagen immer das gleiche Leistungsgewicht erreicht wurde. Jeder zweite Wagen verfügte über einen Stromabnehmer, so dass jede Kombination mit einer geraden Anzahl von Wagen möglich war. Das Design der Züge mit ihren stromlinienförmigen Fronten und der weißen Lackierung mit den blauen Streifen am Fensterband und im unteren Bereich wurde weltweit bekannt.

Die Anzahl der Wagen pro Zug betrug zunächst zwölf und änderte sich mit der Zeit je nach Bedarf. Die ursprünglichen Züge umfassten zwei Bistrowagen, zwei Wagen der ersten Klasse und acht Wagen der zweiten Klasse. Manche Serien erhielten auch nur einen Wagen der ersten Klasse und einen zusätzlichen Wagen der zweiten Klasse. Auf Grund der steigenden Passagierzahlen wurden die Züge ab 1969 mit vier zusätzlichen Wagen der zweiten Klasse auf 16 Wagen verlängert. Teils wurde auch ein Buffet- gegen einen Speisewagen ersetzt und zwischen 1988 und 2001 gab es sogar Kinowagen. Nach der Einführung neuerer Züge wurden die Shinkansen der Baureihe 0 auch als Verstärkung zur Ferienzeit genutzt und teilweise mit vier oder sechs Wagen gefahren. Insgesamt wurden bis 1986 3.216 Wagen gebaut. Da die Lebensdauer der Fahrzeuge auf Grund der hohen Belastung nur 15 bis 20 Jahre betrug, betrug die höchste Anzahl an gleichzeitig im Einsatz befindlichen Wagen 2.338 im Jahr 1976, aufgeteilt auf 146 Züge. Im Jahr 2008 wurde der letzte Zug außer Dienst gestellt.