東海道新幹線を抱えるJR東海は、会社設立時からリニア建設に積極的であり、1987年7月には社内にリニア対策本部を設けている。1990年2月、運輸大臣（当時）はJR東海および日本鉄道建設公団に対し、中央新幹線の整備計画決定に向けて地形や地質などの調査を全線にわたり行うよう指示した。JR東海は中央新幹線を「中央リニアエクスプレス」と称して、東海道新幹線主要駅にリニア車両の実物大模型を展示するなど建設へ向けたキャンペーンを展開した。ただし、当時JR東海がリニア建設に積極的だったのに対し、首都圏エリア・中央本線の在来線を担当するJR東日本が疑念を示すなどして、一部で対立がみられた。その後、東海道新幹線は品川駅新設などの輸送力増強策に加えバブル崩壊後の輸送量頭打ちにより輸送需給が逼迫する可能性が遠のいたため、中央新幹線建設の動きも一旦は低調になった。しかし、景気の回復により再び2003年から輸送量が増加に転じたことから、JR東海はふたたび中央新幹線のリニア方式での建設に乗り出した。2005年に開催された「愛・地球博」では、JR東海は「超電導リニア館」を出展した。会場にはMLX01-1の実物が展示され、来場者が実際に車中に入ることもできた（なお、JR東海は1989年に開催されたこうふ博'89などの地方博でもリニアモーターカーに関するパビリオンを出している）。2006年9月25日、JR東海は独自資金3550億円を投入して山梨リニア実験線の未建設区間を建設し当初計画通りの42.8kmに延伸することを発表した。同時にこれまでの実験にもとづいて開発された経済性や耐久性を高めた機器を導入し全面的に設備を更新するほか、実用時に近い長編成の車両や大深度地下を想定し長編成にも対応した駅設備も導入する。本計画は2007年には国土交通省に認可され、2008年5月30日に延伸工事が着工された。2007年4月26日に東海道新幹線の輸送量が過去最高となった2006年度の決算短信が発表され、首都圏 - 中部圏 - 関西圏を結ぶ東海道新幹線の発展的・代替的バイパスを自らのイニシアティブのもとに推進・実現するための第一局面として、2025年に首都圏 - 中部圏でリニアモーターカーを使った中央新幹線の営業運転開始を目指す方針が明記された。これにより、具体的な工事計画、ルート、建設費用の負担などの検討を開始することとなった。2007年10月16日にJR東海は東京 - 名古屋間の用地買収を含む建設費を4兆から6兆円と試算していることを明らかにした。1km当たりの建設費は平均すると150億から200億円と試算しており、これは東京 - 名古屋間を最短距離である280kmで結ぶことを前提としている。また、山梨県から長野県にまたがる区間は、南アルプス（赤石山脈）にトンネルを掘る計画を打ち出し、実現可能かの検討を開始した。2007年10月23日には、JR東海が南アルプス付近で地形・地質調査を行うことを決定した。中央新幹線の南アルプスでのトンネル建設の可能性を探るのが目的とみられている。リニア中央エクスプレス建設促進期成同盟会が作成した中央新幹線のルート概略図では、長野県内で南アルプスを避けるようにカーブを描くため、この概略図通りに建設された場合は時間的なロスが想定されていた。もし、南アルプスにトンネルが建設された場合、ほぼ直線に近いルートになることに加え走行距離も短くなるため、建設促進期成同盟会が想定したルートよりも所要時間を短縮できる。トンネルの建設工事に伴い、建設費が膨らむことも予想されるが、JR東海は諏訪を通るBルートで建設するより用地買収費が安くなるとしている。なお、中央自動車道は当初、東京から南アルプスを貫通して愛知県に至るルートで計画され、一部建設を開始していたが、建設費の増大や、当時の技術力不足などを理由に現在のルートに変更された経緯がある。現在の中央道富士吉田線は、その旧計画による先行建設部分である。2007年12月25日に、JR東海は首都圏 - 中部圏間を超電導リニア方式による東海道新幹線バイパスとして中央新幹線を全額自己負担で建設することを発表した。路線距離は約290km、総事業費は約5.1兆円、具体的な資金調達方法は未定としたが、試算では開業8年目には2007年度と同水準の長期債務残高に戻り、自力（東海道新幹線の黒字と、借入金による資金調達）で建設しても財務の健全性に問題ないとの説明を行った。また、全額自己負担での建設が実現した場合、民間企業が独力で開業する初の新幹線となるが、地元の要望で建設される途中駅については、地元に建設費用の負担を求めるものとした。今後、実用化・建設にあたっては全国新幹線鉄道整備法に則る方向も打ち出した。2007年12月28日に、JR東海がこれまで「首都圏」としてきた中央新幹線の乗り入れ先を、東京駅、品川駅、新横浜駅の3駅に絞り込んでいること、「中部圏」での乗り入れ先を名古屋駅と見込むことを明らかにした。これには、既存の東海道新幹線と接続し、利用客が東海道・中央の両新幹線を容易に選択できるようにすることで利便性を高める狙いがあることも示した。時事通信社によれば、首都圏の乗り入れ候補駅のうち有力視するのは、東海道新幹線などの主要路線の起点である東京駅、またはJR東海が拠点化を進めている品川駅のいずれかであり、ルートは山梨リニア実験線の東端となる山梨県上野原市からさらに延伸させ東京都心を深さ40m超の大深度地下トンネルで貫く構想であるとされた。ただし、建設条件などで都心ルートが困難になった場合は新横浜駅とするか、または同駅を経由して東海道新幹線と並走し、東京駅に乗り入れる可能性も残した。2008年1月23日には、共同通信社によってJR東海の松本正之社長（当時）へのインタビューが行われた。このインタビューの中で松本社長は、中央新幹線の開業後は、既存の東海道新幹線の停車駅数を増やすことで、生活密着型の鉄道路線として、中央新幹線との差別化を図る考えを示した。中央新幹線を都市間の超高速専用線と位置づけ、現在の「のぞみ」の役割を中央新幹線が担うことで、停車駅を増やすことができるようになり、沿線の利便性の向上が見込めるとの指摘である。2008年2月20日にJR東海の葛西敬之会長（当時）が東京都内で講演し、中央新幹線の運賃は東海道新幹線より数百円から1000円高い程度にすると述べた。また、座席は「グリーン」や「普通」などの区分を設けずに、全席指定とする考えを示した。2008年5月31日の中日新聞によると、JR東海関係者の話として東名間の中間駅は2、3駅程度、かかる費用は地元負担とし、途中駅の候補として橋本駅付近、甲府市付近、飯田市付近を挙げた。2008年7月3日にJR東海の松本正之社長（当時）による記者会見が行われ、松本社長は首都圏の中央新幹線の乗り入れ先として、品川駅が有力であるとの見方を示した。東京都心からの距離に加えて、新幹線などとの接続を考慮すると東京駅もしくは品川駅に絞られ、建設の難易度からすると、東京駅のほうが難しいと述べた。2008年11月7日には、JR東海の葛西敬之会長（当時）が名古屋市内で講演し、「東京、名古屋、大阪では新幹線とリニアのどちらでも乗り換えが可能にしたい」と中央新幹線の新大阪駅乗り入れの意向を示した。2009年1月29日、JR東海の松本正之社長（当時）は読売新聞のインタビューに答え、中央新幹線の車両編成は「10両以上は必要」として東海道新幹線の16両編成に近づける考えと、運賃について東海道新幹線の1.4倍を下回る範囲で検討を進める意向を示した。2009年2月20日、JR東海は中央新幹線建設に向けて業務量が増えるため、技術職を中心に人材を確保することを狙い、2010年の新規採用者数を過去最高の1030人にすると発表した。2009年6月18日、検討中の3案のルートに対する、路線長および建設工事費に関する試算を、また2009年7月21日には維持運営費、設備更新費、輸送需要量に関する試算をそれぞれ公表した（前述の項を参照）。これは2008年12月に金子一義国土交通相による指示のもとで試算がなされた。2009年8月5日には、JR東海の葛西敬之会長（当時）が都内で講演し、中央新幹線が名古屋まで開通した場合には「ひかりとこだまの列車体系に戻る」と述べ、のぞみは廃止する意向を示した。2009年9月27日、「JR東海が中央新幹線を大阪まで延伸した場合、全体の工事費が7 - 8兆円になるという試算をまとめた」と報じられた。2010年1月8日に名古屋市内で開かれた地元経済界の賀詞交歓会において、JR東海の葛西敬之会長（当時）が、2025年開業予定（当時）の東京 - 名古屋間のうち、可能な区間から前倒しして開業させること、その区間としては神奈川 - 山梨間が有力であることを明らかにした。ただし、その先行開業の時期について葛西は『言える段階ではない』とした。翌日の読売、朝日、日経、毎日の各紙は揃ってこれを報じたが、産経新聞は「JR東海が明らかにした」こととして『神奈川県相模原市付近から山梨県笛吹市付近』『32年度をめどに開業にこぎつけたい意向』『ルート選定をめぐって（中略）長野県との間で協議が難航。先に実験線を東に延伸させ…』と、他4紙と大きく異なる記事を掲載した。その後、東京 - 名古屋間の開業予定が2025年から2027年と改められたが、同年11月になって読売新聞が「2020年前後」に相模原市 - 甲府市周辺の先行開業が検討中と報じている。2011年9月に朝日新聞が報じたところによると、工事期間に余裕がないことなどを理由にJR東海が先行開業を断念したという。2010年4月28日、JR東海は東京 - 名古屋間の中央新幹線の開業時期を当初計画の2年遅れの2027年にすると発表した。景気低迷の影響で東海道新幹線の利用が落ち込み、今後の資金計画を見直した。2010年12月8日、中央新幹線のルート計画から外れる横浜市、京都市、そして中央新幹線自体が通る計画すら無い神戸市の各周辺の利用者に考慮し、JR東海山田佳臣社長（現・会長）が、前年の当時の会長の発言とは一転して、東海道新幹線の「のぞみ」を残す考えを示した。2011年5月20日、国土交通大臣がJR東海を中央新幹線の営業主体および建設主体に指名した。2011年5月27日、国土交通大臣がJR東海に対して中央新幹線の建設を行うよう指示した。2011年5月30日、JR東海は、山陽新幹線との利便性を考慮し、リニア中央新幹線の大阪駅を現在の新大阪駅がある場所とする方針を初めて明らかにした。