小倉 - 博多間は1983年1月31日の新幹線定期券（フレックス）の発売開始を機に通勤手段としての利用が急増し、新幹線1駅間の利用者数としては全国最高となる1日あたり7900人を記録した。これを受けて、1983年7月1日より、小倉 - 博多間シャトル運行の「こだま」が設定され（当初は毎日運転の臨時列車）、定期列車となった後も1985年6月24日のダイヤ改正や1997年3月22日のダイヤ改正など増強されてきた。このこだまは当初は車両運行の間合いを活用して運行されていたが、1985年6月24日より当区間専用車として小倉 - 博多を示すステッカーが貼られ新造された0系R0編成が当区間限定で運用を開始した。この区間の下りでは混雑緩和のため1983年6月20日から自由席に通用するきっぷで指定席の空席に着席できる特例が設けられたが、九州新幹線との直通運転開始のため2011年3月11日をもってこの特例は廃止された。なお、小倉 - 博多間シャトル運行の「こだま」については2006年3月に博多駅発着の「のぞみ」が毎時2本に増発された影響などもあり減少傾向にある。
路線長で1050km以上の長距離となるこの区間は新幹線での所要時間が5時間を超えるうえ、福岡空港のアクセス利便性が非常に高く（博多駅から地下鉄で5分）、羽田 - 福岡間にはLCCを含む各社から多数の航空便が運行されているため、この区間では航空機利用が圧倒的に優勢である。2015年度のJRと北九州空港・福岡空港発着の航空機のシェア（東京都 - 福岡県）は7:93で、この比率は年次変動がほとんど無い。
東京と山陽各県との間は航空路線との競合にさらされているが、2005年の国土交通省の分析によると、東京からほぼ同距離である山陽地域（岡山、広島）と北東北地域（青森）、南北海道地域（函館）を比較すると、新幹線が整備されている山陽地域の方が鉄道の分担率が高く、東海道・山陽新幹線が鉄道のシェア向上に一定の役割を果たしていることを示している。
「つばめ」は、九州新幹線内を各駅停車で運行している列車（山陽新幹線での「こだま」と同等）だが、2012年（平成24年）3月17日ダイヤ改正で上り2本（熊本発新下関行きと鹿児島中央発小倉行き各1本）が山陽新幹線に乗り入れた。山陽新幹線内でも各駅停車として運行され、車両はすべてN700系8両編成が使用されていた。翌2013年（平成25年）3月16日ダイヤ改正で九州区間内の発着に整理され、定期列車の山陽区間への乗り入れはなくなったが、2017年3月4日より、熊本発小倉行きつばめ306号1本が設定され、九州島内であるが、直通が復活した。種別カラーは水色（■）。
「さくら」は、山陽・九州新幹線の新大阪駅 - 鹿児島中央駅間を直通運転する列車である。山陽新幹線では速達型列車としての役割を担う。種別カラーはピンク色（■）。2011年（平成23年）3月12日の九州新幹線 (鹿児島ルート)全線開業と同時に運行を開始した。「さくら」は山陽・九州新幹線を直通運転する列車としての役割を担うこととなり、一方で山陽新幹線内の停車駅は「ひかりレールスター」を統合する形で運行を開始したため、山陽新幹線内では従来の「ひかりレールスター」の停車パターンを踏襲している。山陽新幹線内は、新神戸駅・岡山駅・広島駅・小倉駅には全列車が停車し、福山駅には上り1本を除く全列車が停車するほか、姫路駅・徳山駅・新山口駅・新下関駅のうち1 - 2駅に停車する。2017年3月4日現在、新大阪駅 - 鹿児島中央駅間で16往復、新大阪駅 - 熊本駅間で1往復、広島駅 - 鹿児島中央駅間で1往復運行されているほか、下り列車のみ新下関発鹿児島中央行きの列車が1本ある。「みずほ」と同様に「さくら」も全列車が九州新幹線に直通しており、山陽新幹線内相互発着の「さくら」は存在しない（九州新幹線が運転見合わせなどの異常時を除く）。臨時列車で山陽新幹線内相互発着の場合は「ひかり」として運転される。山陽新幹線で運行される「さくら」は全列車がN700系（8両編成）で運行されている。
日本統治時代の台湾生まれ。父は大野乾、母はカツエ。台湾で第二次世界大戦敗戦を迎える。小学校が閉鎖されたため、引き揚げまでは新聞配達のアルバイトをして過ごしていた。1947年、香川県三豊郡豊浜町（現観音寺市）に引き揚げ。高松第一高等学校、東京大学法学部卒業。大学卒業後、大蔵省に入省。入省同期に柿澤弘治（元外務大臣）、尾崎護、角谷正彦ら。国際機構課長を経て退官し、1978年に香川県知事選挙に出馬したが、惜敗。1986年、第38回衆議院議員総選挙に、引退する岳父・加藤常太郎に代わり自由民主党公認で旧香川県第2区から出馬し、初当選する。1996年以降は小選挙区比例代表並立制の導入に伴い、香川県第3区から出馬し当選を重ねる。2004年、第2次小泉改造内閣で防衛庁長官に任命され、第3次小泉内閣まで務める。2007年12月、日朝国交正常化を目指す議員連盟・自民党朝鮮半島問題小委員会を立ち上げ、副委員長に就任した。2009年の第45回衆議院議員総選挙では、自民党に全国的に猛烈な逆風が吹き荒れる中、香川3区で8回目の当選。2011年6月、同じ近未来政治研究会（山崎派）に所属する甘利明元経済産業大臣が立ち上げた政策グループ「さいこう日本」に参加。2012年8月、次期衆議院議員総選挙に出馬せず、政界を引退する意向を表明した。同年12月の第46回衆議院議員総選挙では、香川3区からは大野の政策秘書である長男・敬太郎が自民党公認で出馬し、初当選した。