山形新幹線（やまがたしんかんせん）は、東京都千代田区の東京駅から、福島県福島市の福島駅、山形県山形市の山形駅を経て同県新庄市の新庄駅まで東北新幹線及び奥羽本線を直通して走行する、東日本旅客鉄道（JR東日本）の新幹線車両を使用した列車の通称およびその列車が走行する同区間の通称。ラインカラーはオレンジ（）東京、上野、大宮の3駅では誤乗防止のため、発車標で6方面の新幹線（東北・山形・秋田・北海道・上越・北陸）を識別する色を独自に用いており、山形新幹線ではオレンジ色（）を採用する。なお、フルカラーLED式の行先表示器を採用する車両（E3系2000番台、E2系1000番台J70番台編成、E5系、E6系、E7系、E8系、ならびにJR北海道所有のH5系、JR西日本所有のW7系）では、行先表示器の列車名もこれらの路線色で表示される。。
東京駅 - 福島駅間は東北新幹線であるとして、狭義には在来線である奥羽本線の設備を利用している福島駅 - 山形駅 - 新庄駅間を山形新幹線とする二次資料も存在する。以下、特記なき場合は直通運転系統としての山形新幹線（東京駅 - 山形駅・新庄駅間）について記述する。
概要 1992年（平成4年）、全国新幹線鉄道整備法に基づかない新在直通方式のミニ新幹線として、東京駅 - 山形駅間で開業し、1999年（平成11年）に新庄駅まで延伸開業した。奥羽本線の福島駅 - 新庄駅間の軌間（線路幅）を1435 mmの標準軌に改軌して、特急「つばさ」が東北新幹線と直通運転を行っている。同法では「主たる区間を列車が二百キロメートル毎時以上の高速度で走行できる幹線鉄道」を新幹線と定義しており、福島駅 - 新庄駅間は法律上は在来線であり、最高速度も設備的な制約もあって130 km/hとなっている。同区間を走る普通列車には山形線の愛称が付いている。
「つばさ」には1999年（平成11年）から投入されたE3系または2024年（令和6年）から投入されたE8系車両が用いられており、東北新幹線を走行する東京駅 - 福島駅間は基本的にE2系またはE5系の「やまびこ」と連結し、E8系とE5系では東北新幹線内を最高速度300 km/hで、E3系を使う列車は275 km/hで運行している。
歴史 1981年（昭和56年）1月に第47回国民体育大会（べにばな国体）が山形県で1992年（平成4年）に開かれることが内定すると、山形県はそれに併せ交通体系の整備を進めるべく、同年6月に「山形県総合的交通体系整備問題調査会」を設置した『山形県史 第7巻 (現代編 下) 』p.673。相前後して国鉄運転局長に就いた山之内秀一郎（のちJR東日本副社長、宇宙航空研究開発機構初代理事長）は、フランスの高速鉄道であるTGVが終着駅から在来線に乗り入れ地方都市に直通していることに着目し、スキーの名所として知られる蔵王のある山形に新幹線を乗り入れさせたいとの一念からミニ新幹線構想を思い立ったJTBキャンブックス『東北・上越新幹線』p.122『新幹線の歴史 - 政治と経営のダイナミズム』（中公新書）p.203。山之内は間を置かず国鉄内部で構想を披歴するが、誰もが本気に受け止めてくれなかった。そのような中、土木部門の先輩の一人が興味を示し、山形県と秋田県に新幹線を乗り入れる具体的な路線計画としてまとめてくれた。折しも、山之内が山形県幹部や同県選出国会議員と懇談する機会があったため、この構想を紹介してみると、あまりにも意外な計画に思われたのか最初はほとんど反応がなかった。しかし、1年ほど経過したのちこの計画が動き出しJTBキャンブックス『東北・上越新幹線』p.123、同調査会がさらに調査し、1983年（昭和58年）に「県都（山形）新幹線の導入構想」を提言した。
提言を受け、山形県は新幹線直行特急（ミニ新幹線）こそ現実的で実現可能なものとして運輸省や国鉄などに強力に要望を開始し、1986年（昭和61年）10月、国鉄のミニ新幹線検討プロジェクトチームは、対象線区として福島駅 - 山形駅間を選定した。国鉄は当初、山形駅への乗り入れ方法として、福島県の北隣である宮城県の仙台駅で分岐して仙山線を経由するルートを考えていた『新幹線の歴史 - 政治と経営のダイナミズム』（中公新書）p.204が、山形県内から県土の中心部を走ることで在来線駅をはじめ地域活性化に好影響を与えたいとの要望が寄せられていたことを踏まえ【続・思いを乗せて 山形新幹線「つばさ」20周年】3「駅別乗車人員」『毎日新聞』朝刊2012年7月6日（山形面）、福島駅で東北新幹線から分岐し、米沢駅を経由して山形駅に向かう奥羽本線の改良工事を進める方針を決めた。
分割民営化によって国鉄がJR東日本に衣替えした後の1987年（昭和62年）7月には、運輸省、学識経験者、JR東日本などによって「新幹線・在来線直通運転調査委員会」が組織され、ミニ新幹線の誘致合戦が激化していた中、対象線区として福島駅 - 山形駅間がモデル線区として正式に決定された『山形県史 第7巻 (現代編 下) 』p.674。同年、運輸省はミニ新幹線を含む在来線活性化事業を政府予算案概算要求に盛り込み、同年12月の大蔵省原案には入らなかったが、年末の復活折衝で1988年度（昭和63年度）予算案に国の補助金1億7000万円が盛り込まれることが決定した。この際には、山形選出で運輸政務次官や自民党運輸部会長を歴任した当時同党総務局長であった鹿野道彦（のち離党）が、ミニ新幹線構想を「新幹線事業」ではなく「在来線活性化事業」と位置付け、運輸省や大蔵省を説いて回った【続・思いを乗せて 山形新幹線「つばさ」20周年】2「復活折衝」『毎日新聞』朝刊2012年7月5日（山形面）。
国の補助金決定を受け、1988年（昭和63年）4月に山形新幹線建設事業の推進母体として資本金90億円で山形ジェイアール直行特急保有が設立され、同年8月には山形駅前で起工式が挙行された。山形新幹線建設工事は大規模な全面改軌工事であり、しかも一部バス代行輸送のところもあったが、福島駅 - 山形駅間を営業しながらの作業という難工事であった。しかし、既設の設備を最大限利用することによって、工事費の削減と工事期間の短縮がはかられたというメリットは大きかった『山形県史 第7巻 (現代編 下) 』pp.675 - 676。新幹線建設工事が進捗すると、停車駅の立地する地方自治体も新幹線開通に併せ駅舎を改築あるいは新築しようとの機運が高まり、停車駅の全てが新造されたほか、駅周辺の整備も進められた『山形県史 第7巻 (現代編 下) 』p.676。
べにばな国体夏季大会を前にした1992年（平成4年）7月1日、約4年の工期を経て、山形新幹線は開業した。事業費は630億円で、内訳は地上357億円、車両273億円であった。
整備効果 山形新幹線の開業により東京駅 - 山形駅間は最速3時間09分から最速2時間27分に大きく短縮、平均所要時間を2時間42分と3時間を切った。この所要時間短縮効果42分のうち直通化による直接影響である福島駅での乗り継ぎ解消は10分程度に過ぎず、残る32分は奥羽本線内での最高速度95km/hから130km/hへの引き上げによるものだとしている。
また在来線特急「つばさ」は定期列車で7往復しか運転がなかったが、山形新幹線「つばさ」に置き換わるにあたり14往復に倍増している。また在来線特急「つばさ」時代には臨時昼行列車はほとんど設定してこなかったが、山形新幹線「つばさ」登場以来臨時列車の運転により多客期はおよそ2倍の運転本数を確保するようになり臨時増発を図るようになった。
山形ジェイアール直行特急保有
山形ジェイアール直行特急保有株式会社（やまがたジェイアールちょっこうとっきゅうほゆう）は、かつて存在した、山形新幹線の鉄道施設ならびに鉄道車両を保有し、JR東日本に貸し付けを行うための事業を営んでいた第三セクター企業である。インフラストラクチャーを保有していたが鉄道事業法における第三種鉄道事業者ではなかった。
1988年（昭和63）4月、山形新幹線建設事業の推進母体として、奥羽本線福島駅 - 山形駅間の鉄道施設の改良工事を実施すると共に、改良工事完成後の鉄道施設や直通運転用車両（400系電車）を所有し、JR東日本に貸し付けることを目的に設立『新幹線の歴史 - 政治と経営のダイナミズム』p.206。設立時の資本金は90億円で主たる株主として山形県、JR東日本、山形市、東日本キヨスク、富士銀行、第一勧業銀行、山形銀行、東北電力が名を連ねた『山形県史 第7巻 (現代編 下) 』p.675。
1995年（平成7年）には、車両増設に伴い山形県が10億円、山形市が2億円を追加出資して、資本金が102億円になった。
なお、1999年（平成11年）に開業した山形駅 - 新庄駅間については、JR東日本が事業主体となって整備が行われたため、施設は当初よりJR東日本の所有であり、当社は鉄道車両の提供のみの関係にあった。
山形新幹線「つばさ」号で使用された400系電車の増結車を除く6両×12本（L1 - 12編成、計84両）を所有していた。2008年（平成20年）12月以降順次、E3系2000番台電車の投入により、400系電車は代替廃車された。なお、E3系2000番台電車はJR東日本の所有である。
2010年（平成22年）に400系電車の運用を終了し、以後は鉄道施設の貸付事業のみとなったが、2018年（平成30年）3月に満期を迎えることから、保有する施設をJR東日本に譲渡した上で、同月末で会社を解散、同年9月21日に清算結了により法人格が消滅した。
新庄駅への延伸 1993年（平成5年）7月、山形県は山形新幹線の新庄駅への延伸を翌年度における重要事業として推し進めることを決定し、翌1994年（平成6年）1月、県、沿線市町村、民間団体の結束によって「山形新幹線新庄延伸推進会議」が発足した。加えて同年9月には県からの呼びかけで、県、国、JR東日本、学識経験者による「山形県在来線高速化委員会」が設立された種村直樹「つばさ新庄への伸びる 山形新幹線が第二ステージへ」『鉄道ジャーナル』2000年3月号。しかしJR東日本は、山形駅 - 新庄駅間（約61キロメートル）の特急利用者が1日往復2千人という赤字路線であったため延伸に慎重な姿勢であった「山形新幹線、新庄延伸決定 県公社が資金貸与」『読売新聞』1997年2月22日。だが、1997年（平成9年）2月、県の外郭団体である財団法人山形県観光開発公社（現：公益社団法人山形県観光物産協会）が建設費など351億円をJR東日本に無利子で貸し付け、同社は返済を10年間据え置いた後、10年で償還するという異例のスキーム（計画）の提示によって開業が決定した。
同年7月31日には、県から地域振興プロジェクト名目で協調融資を打診された山形銀行、荘内銀行、殖産銀行、山形しあわせ銀行および山形県信用農業協同組合連合会、新庄信用金庫がシンジケート団を組成し、延伸事業資金の6割に相当する208億5千万円を用立て、これに県の補助金を併せ建設費など351億円を捻出している。資金調達は地元銀行4行（当時）の競争と低金利を背景に県が有利に進めた「山形新幹線延伸で県に 6金融機関が低利融資 年3.5% 20年の固定で」『日本経済新聞』1997年8月1日。
1997年（平成9年）5月1日から延伸工事は着手され、標準軌化工事と共にJR東日本と沿線自治体は山形駅 - 新庄駅間に79か所あった踏切を跨線橋等の設置によって約半分の41か所まで減らしたほか、駅の改築、移設も進めた。加えて各駅にはパーク&ライド用の無料駐車場を全体計画で約3000台分を設置した『新幹線の歴史 - 政治と経営のダイナミズム』（中公新書）p.214。
1999年（平成11年）12月4日、2年半の工期を経て山形新幹線は新庄駅まで延伸開業した。これにより東京 - 新庄間は最速3時間32分から3時間05分に、平均3時間54分から3時間25分にそれぞれ短縮している。なおこちらも直通化に伴う所要時間短縮は8分で、残り19分は山形 - 新庄間ノンストップ運転による4分短縮と奥羽本線内最高速度を95km/hから130km/hに引き上げたことによる所要時間15分短縮となっている。
また新幹線列車の停車駅数は山形県内に10か所となり、都道府県別で最多となった10駅ともあくまで在来線にある新幹線直通列車が停車する駅であり、他の都道府県とは単純比較はできない。。
年表
1988年（昭和63年） 4月：山形新幹線建設事業の推進母体として山形ジェイアール直行特急保有株式会社を設立。 8月25日：山形駅前で起工式を挙行。 1990年（平成2年） 夏頃：奥羽本線改軌工事開始。 11月14日：庭坂駅 - 板谷駅間で400系の試運転を開始。 1992年（平成4年） 5月9日：福島駅構内でレール締結式。 7月1日：開業。東北新幹線東京駅 - 山形駅間の直通運転開始。400系電車営業運転開始（東北新幹線内は多くの列車で200系「やまびこ」と併結）。6両編成。 1995年（平成7年）12月1日：中間車1両を増結して7両編成化。 1997年（平成9年）5月1日：山形駅 - 新庄駅間の延伸工事に着手。 1999年（平成11年） 4月29日：東北新幹線内の併結車両にE4系（Maxやまびこ）が加わる。 12月4日：山形駅 - 新庄駅間が延伸開業。E3系1000番台電車投入。thumb|200px|right|山形新幹線で使用されていた400系（左）と1999年に投入されたE3系1000番台（右）。2007年2月24日、新庄駅。 2001年（平成13年） 1月4日：大雪の影響で、開業以来初めての終日運休。 9月21日：東北新幹線内の併結車両が200系からE4系（Maxやまびこ）に統一。 2006年3月31日：山形ジェイアール直行特急保有が保有する400系電車の減価償却が終了。残りは改良工事完成後の鉄道施設の累積損失約3億円のみとなる。 2007年（平成19年） 3月18日：健康増進法第25条により全車両の禁煙を実施。 3月31日：山形ジェイアール直行特急保有が全ての累積損失を解消公社等の見直し計画（工程表）平成20年10月現在 - 山形県。 2008年（平成20年）12月20日：E3系2000番台電車運転開始。 2010年（平成22年） 4月18日：400系電車の営業運転を終了。 4月30日：400系電車がJR東日本から返却され廃車。山形ジェイアール直行特急保有の事業は鉄道施設の貸付のみとなる公社等見直し計画 - 山形県。 2011年（平成23年） 3月11日：東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）が発生。地震直後から全線で運転を見合わせ。 3月31日：福島駅 - 新庄駅間の運転再開となる。ただし、福島駅では在来線ホームへの乗り入れとなった（4月11日まで） JR東日本仙台支社プレスリリース（2011年3月）。 4月7日：東北地方太平洋沖地震の余震により再び全線運休。 4月11日：全線運転再開、翌12日には東北新幹線乗り入れ再開。ただし東北新幹線内もE3系単独編成での運転。 4月25日：東北新幹線内の併結運転が再開。 7月9日：福島駅までの減速運転解消に伴うダイヤ改正により、震災前の本数・所要時間に戻される。 2012年（平成24年） 3月17日：東北新幹線内の併結車両の一部をE2系へ置き換え。同時に東北新幹線内での最高速度を275km/hへ引き上げて所要時間を短縮。 9月29日：東北新幹線内の併結車両がE4系（Maxやまびこ）からE2系（やまびこ）に統一。 2013年（平成25年）7月20日：北山形駅構内での信号設備火災の影響で、山形駅 - 新庄駅間が26日まで運休。 2014年（平成26年） 4月26日：白地に紫色と赤色・黄色ラインの新デザイン車両運行開始。 7月19日：観光列車「とれいゆ つばさ」を福島駅 - 新庄駅間で運行開始。 2016年（平成28年）10月29日：開業時から使用されていたシルバーの車体に緑色ラインの車両がラストランとなり、全車両とも新デザインに統一。 2017年（平成29年） 2月3日：東北新幹線区間直通で初めて「とれいゆつばさ」車両による臨時列車を、この日は東北新幹線上野駅→山形駅、2月16日、2月23日は上野駅→天童駅にて運転。 7月1日：「とれいゆつばさ」車両による臨時列車「山形新幹線開業25周年記念号」を新庄駅→東京駅にて運転。 7月6-7日：山形・東北・上越・北陸新幹線で運んだ5県の朝採れ野菜を東京駅で販売する「朝採れ新幹線マルシェ」を実施。 2018年（平成30年） 3月20日：同月末の施設貸付期間の満了に伴い、山形ジェイアール直行特急保有は施設をJR東日本に譲渡すること、並びに会社の解散を株主総会で決議。 3月31日：山形ジェイアール直行特急保有が鉄道施設をJR東日本に譲渡し、解散。 9月21日：山形ジェイアール直行特急保有が清算結了。 12月27日：板谷駅 - 峠駅間のトンネル内（約4.1 km）で、携帯電話不通区間が解消。 2020年（令和2年） 1月24日：赤岩駅 - 板谷駅間のトンネル内（約5.9 km）で、携帯電話不通区間が解消。 3月3日：JR東日本が2024年春からE8系を順次投入すること、福島駅におけるアプローチ線の新設工事に着手することを発表。 7月8日：この日までに、庭坂駅 - 赤岩駅間のトンネル内（約4.8 km）で、携帯電話不通区間が解消。 12月15日：峠駅 - 大沢駅間および芦沢駅 - 舟形駅間のトンネル内（約2.0 km）で、携帯電話不通区間が解消。これに伴い、山形新幹線全区間の携帯電話の利用が可能となる。 2022年（令和4年） 3月6日：この日をもって「とれいゆつばさ」の定期運行終了。 3月12日：全列車が全車指定席化および特急料金改定。 3月27日：「とれいゆつばさ」の運行が終了。 6月9日：山形新幹線開業30周年記念のラッピング車両が運行開始（11月下旬頃までの予定）。また、東北新幹線でも開業40周年記念で200系カラーを復刻した車両の運行が開始され懐かしの「緑新幹線」再現 東北と上越、開業40周年で - 共同通信、2022年6月8日、東北新幹線での併結車両が復刻カラー車の場合に、山形新幹線では放送されたことがない「ふるさとチャイム」が福島以南で放送されるようになった。 7月2日：山形駅で開業30周年式典「つばさ」30周年 山形新幹線、記念式典『読売新聞』夕刊2022年7月2日8面。 2023年（令和5年）3月1日：E8系が初めて山形新幹線区間の試運転を開始。 2024年（令和6年） 3月16日：E8系が営業運転開始。 7月25日：東北地方を中心とした記録的な豪雨の影響により、舟形駅 - 芦沢駅間でのり面の崩壊が発生。当面の間、山形駅 - 新庄駅間にて運転を取りやめると発表される。 7月28日 : 同年8月中旬頃まで山形駅 - 新庄駅間の運転を見合わせ、代行輸送は行わないことを発表。 2025年（令和7年） 3月6日：同日に東北新幹線で発生した車両分離インシデントを受け、東北新幹線内で「やまびこ」との併結を行う列車については当面の間、東北新幹線への直通を見合わせ、東京駅 - 福島駅間を運休し、福島駅 - 新庄駅間での折り返し運転とする東北新幹線、また車両分離/連結は当面取りやめ/上野―大宮間を走行中/安全委「重大インシデント」認定『日本経済新聞』朝刊2025年3月7日42面東北新幹線、一部運休続く 連結運転あすも取りやめ『日本経済新聞』夕刊2025年3月7日9面「運輸安全委、車両を調査 東北新幹線 連結取りやめ続く」『日本経済新聞』朝刊2025年3月8日43面。併結を行わず全区間単独で運行する列車は、この間も通常通り東京駅発着で運行。 3月14日：分離操作に関わる機器を固定する応急対策を施し、東北新幹線「やまびこ」との連結運転および東京駅直通運転を順次再開。 6月17日：東北新幹線 宇都宮駅 - 那須塩原駅間で営業運転前の確認運転を行っていたE8系が故障。この日東北・山形新幹線の他区間でもE8系が相次いで故障。原因判明までE8系の単独運転を取りやめ。 8月1日：E8系の単独運転を再開。 12月24日：E3系が「つばさ149号」を最後に定期運用を終了（L68編成）。 12月28日：E8系G8編成の窓ガラスの破損に伴い、E3系L72編成が同年12月30日まで代走運用。
運行形態 朝と夜の一部列車を除き、東北新幹線内（東京駅 - 福島駅間）は「やまびこ」の仙台駅発着列車と併結して走る。なお、山形新幹線の運転開始当初、併結車両は2001年（平成13年）9月20日まで200系だったが、1999年4月29日からE4系（Maxやまびこ）、2012年（平成24年）3月17日からE2系（やまびこ）となり、2024年（令和6年）3月16日から一部の列車がE5系との併結運転を開始した。
東北新幹線内の停車駅は、基本的に併結する「やまびこ」に合わせ東京駅・上野駅・大宮駅・宇都宮駅・郡山駅・福島駅であるが、上野駅・宇都宮駅・郡山駅は通過する列車が一部ある。詳細は「つばさ (列車)#停車駅・車両運用」を参照。
車体色は銀色に緑のラインである。開業当時はそれまで白やクリーム色といったイメージがあった新幹線の中で際立って目立っており、車体色も銀色で、窓周りは黒と緑の細帯に塗られていた。2014年（平成26年）春以降、車体色は白をベースに橙の細帯と屋根は紫に塗られる塗装に順次変更されている。
なお、福島駅での連結・切り離しは、東北新幹線と奥羽本線を結ぶ連絡線とホームが、現在下り側に1本しか建設されていないため、上り・下りともに14番線（下り用のホーム）でのみ行う。そのため、上りの連結相手の「やまびこ」も同駅の北でいったん下り本線を渡って14番線ホームまで入線しなければならない。連結したあと、再び下り本線を渡って上り線に合流する。そのため、ダイヤ改正時は必ず緻密な計算が求められる。
新庄駅延伸後、東京駅発新庄駅行き「つばさ」において、始発駅の東京駅から山形駅までは、ホームや車体側面の行き先表記が「山形・新庄」行きと案内されており、仙台駅行き「やまびこ」との併結時のホーム列車案内は「仙台・山形・新庄」と、行き先が3つあるかのような表記がなされている。
山形新幹線の線路では地域輸送のための普通列車も走っており、地域輸送については「山形線」と呼ばれる。なお、この区間を走る普通列車専用車両は、新幹線の軌道幅である標準軌に合わせ、JR線では初めて標準軌用として製造され投入された。なお、山形新幹線は関根駅 - 羽前中山駅間（北赤湯信号場付近を除く）と山形駅 - 新庄駅間のほとんどが単線となっており、新幹線が普通列車を待ち合わせるという珍しい風景も見られる。これは、同じミニ新幹線方式で建設された秋田新幹線も同様で、どちらも速達性の障害となっている。
なお、新幹線は騒音への配慮や保守の関係から午前0時から午前6時までは定期列車は運転されないが、山形新幹線は前述の通り在来線扱いであるため、上り定期の始発列車「つばさ122号」は、新庄駅を5時40分に発車する（2025年3月15日ダイヤ改正時点）新庄延伸時は新庄駅を6時21分に発車していたが、2001年12月のダイヤ改正以降は現在の5時40分前後の時刻になった。。
車両 現用車両 編成記号の「S」は、系列に関係なく非営業用車両全般に用いられている。 営業車両 山形新幹線「つばさ」で使用されている車両は次のとおり。 E8系 - G編成。2024年（令和6年）3月16日から運行を開始。
事業用車両 E926形 (East i) - S51編成、 電気・軌道総合試験車。
その他の車両 E6系 - Z編成。2018年（平成30年）10月26日から27日にかけてZ9編成が横軸圧測定の試運転で乗り入れ。先頭車の台車カバーの一部を外してでの試運転となった。
過去の車両 営業車両 400系L編成 - 7両編成 E3系 E3系1000番台L51-55編成 700番台R18編成 - 6両編成1本。観光列車「とれいゆつばさ」編成 2000番台L61-72編成
400系とE3系は運用上の区別はされておらず、共通の運用となっていた。400系は2008年（平成20年）12月から2009年（平成21年）夏にかけて投入されたE3系2000番台に順次置き換えられ - JR東日本プレスリリース（2007年7月3日）、2010年（平成22年）4月18日にさよなら運転が行われ、営業運転が終了した。
E3系1000番台L51・L52編成は、新庄延伸時に導入された編成であった。2014年（平成26年）に0番台から改造された1000番台L54・L55編成への置き換えにより廃車となった。L53 - L55編成についても2024年3月のダイヤ改正で導入されたE8系に置き換えられ運用を離脱し、廃車となった。
2025年（令和7年）12月24日をもってE3系の定期運用が終了、同月30日のE3系1000番台L72編成による代走運用の終了をもって山形新幹線の営業車両は全てE8系に統一された。
事業用車両 クモヤ743形 - 霜取りや落ち葉掃きに使用していた事業用交流電車。143系からの改造車で、当初は719系の検査回送での使用が想定されていた。 DD18形ディーゼル機関車 DD19形ディーゼル機関車 いずれの機関車も除雪用として在来線車両を標準軌に改軌したうえで運用された。ENR1000形モーターカーへの置き換えで全廃。
その他の車両 E3系 - 秋田新幹線用のS8編成（R1編成）が試運転で乗り入れ。一度だけの希少な試運転となった。
営業 車内設備 全列車に全車指定の普通車（12 - 17号車）とグリーン車（11号車）を連結する。
なお、JR東日本は2007年3月のダイヤ改正以降、東北・上越・山形・秋田の各新幹線北陸新幹線（当時は長野新幹線）は2005年から全面禁煙化済。および在来線特急列車の全てを禁煙車とし、喫煙ルームなども設けていないため車内での喫煙はできない。
運賃と特急料金 山形新幹線の運賃は通算の営業キロに基づいて算出する。東京駅 - 福島駅間の営業キロは対応する在来線である東北本線のものと同一になっている（同区間の営業キロは272.8キロメートル、実キロは255.1キロメートル）。
特急料金は乗車区間の東北新幹線の新幹線特急料金と奥羽本線の在来線特急料金50キロ以遠はA特急料金より割安を合算する。ただし東京駅 - 新庄駅間の相互駅間で改札を出ない場合に限り、普通車指定席利用時(通常期)はそれぞれの特急料金の合計額から530円を割り引く。
特急料金（指定席）は、閑散期は一律200円引き、繁忙期は一律200円増し、最繁忙期は一律400円増し。
山形新幹線「つばさ号」には自由席の連結はないが、奥羽本線内では特定特急券で普通車指定席の空席に着席することができる。また新幹線定期券FREX・FREXパルでは郡山駅 - 福島駅間でも山形新幹線「つばさ号」の普通車指定席の空席に着席することができる。このほか満席時には通常期の指定席の特急料金の530円引きで全区間を対象に立席特急券を発売することがある。
グリーン料金は通算の営業キロに基づいて算出する。
東北新幹線内の特急料金は「東北新幹線#運賃と特急料金」を参照。奥羽本線内の特急料金は以下の通り。
+ 奥羽本線福島駅 - 新庄駅間特急料金表（2022年3月12日改定。普通車通常期・大人料金）営業キロ・区間特急料金（円）特定指定席50キロ以下7601,29051 - 100キロ1,1301,660101 - 150キロ1,5802,110
駅一覧 「つばさ」停車駅のみ記載。列車ごとの詳細については、列車記事を参照。 乗車人員は東日本旅客鉄道の駅のもの（東京駅から福島駅は「新幹線駅別」、米沢駅から新庄駅は「駅別（ベスト100以下）」より抜粋）。同欄のは前年度と比較した増()減()を表す。 接続路線は、同一線路を走行する路線以外を記す。