方式之下，得以行驶新干线列车（最初登场的车种为新干线400系电力动车组）。由于新干线通车后奥羽本线上同时有新干线与在来线的列车行驶，因此一般会将其中的新干线部分暱称为山形新干线，而将这两城市之间的在来线暱称为「山形线」，以资区别。行驶于山形新干线的「翼」（）号列车大部分都是自东京站出发，採用与东北新干线的山彦（）号列车串联方式一起行驶到福岛之后解联，然后分别继续往山形与仙台方向行驶。
现况.山形新干线原本使用的400系车辆，在多年的使用之后车体逐渐老旧，渐渐由较新锐的E3系