台車は直進安定性に優れた走行特性を示す軸梁式の軸箱支持機構を備えたボルスタレス台車である、WDT205を装着する。駆動方式は300系以前と同様、信頼性の高いWNドライブを採用する。乗り心地の改善を図り、軸箱剛性のアップ、空気バネ左右間隔の拡大、非線形バネの採用、台車枠と車体の間で連結されているアンチヨーダンパーの減衰係数の変更などを行ってあるが、先頭車両運転台寄りの台車は、先頭形状との兼ね合いで、他の台車に比べて空気バネ間隔が250mm縮小されている。メンテナンスフリー化を図るため、軸受けには密封グリス潤滑円錐ころ軸受を採用している。両先頭車両とパンタグラフ搭載車両、それにグリーン車の各台車には車体に働く左右方向の振動加速度を抑えるセミアクティブサスペンションが搭載されている。先行量産車のW1編成に関しては、比較検討を行う目的から車両動揺の大きい1・16号車にフルアクティブサスペンション、5・8・9・10・13号車セミアクティブサスペンションが搭載されていたが、営業運転開始を前に全車セミアクティブサスペンションに換装されている。車輪径、軸距は300系と同じく860mm、2,500mmである。
300系に続き主電動機を発電機として用いることでブレーキ力を確保する回生ブレーキを主体としつつ、従来どおりの空気圧動作のディスクブレーキも併用する回生ブレーキ付き電気指令式ブレーキを搭載する。なおディスクブレーキについては、W1編成による試運転の結果を反映して、セラミック噴射装置を1・8・9・16号車に搭載している。これにより、悪天候時に300km/hで走行している状態からブレーキを掛けても、270km/h走行時の300系と同等の制動距離で停止できる性能を確保している。
WMT204形かご形三相誘導電動機を1両あたり4基搭載する。W1編成は連続定格出力285kWであったが、W2編成以降は走行抵抗の予想以上の低下により連続定格出力は275kWとなっている。軽量化のため、フレームレス構造、アルミブラット構造を採用した。また、軸受けの電蝕防止のために、セラミックス絶縁軸受けを使用している。
初代新幹線である0系以来となる、16両全車に主電動機が1両あたり4基ずつ搭載される全電動車方式を採用している。高速走行によって増大する走行抵抗に対応するため、64基の電動機による出力は300系の約1.5倍である18,240kW（約2万5千馬力）（W2編成以降は17,600kW）にも上り、地上を走行する旅客輸送機関として史上空前の動力を備えている。また、M-M1-Mp-M2の4両を1単位として主変圧器（Mp車に搭載）や主変換装置（M1・M2車に搭載）といった主要機器を各車に集約分散搭載するユニット方式を採用、前述した車体軽量化の努力と合わせて、編成重量も後継となるN700系と同等な700tに抑えられ、車輪駆動方式鉄道車両としては世界最高（最小）の重量出力比を実現している。また、乗客定員1人あたり車体重量も約520kgと、軒並み1tを超えている他国の高速鉄道車両より軽量である。
従来の新幹線と同じく、右側にマスコンハンドル、左側にブレーキハンドルが配置されている。ブレーキハンドルは、一般的な新幹線車両の縦軸・水平回転式と異なり、221系電車をはじめとしたJR西日本の在来線車両が主に採用する横軸・前後回転式を採用している。前後回転式のブレーキハンドルを採用しているのは、国内の新幹線車両では500系が唯一である。また、700系の派生形式である台湾高速鉄道700T型も同様のハンドルが採用されている。また、側窓は天井部分にまで及ぶ曲面となっているため、遮光幕は従来のロールアップ式ではなくアコーディオンカーテンとなっている。運転席の座席には、長時間の着席に伴う疲労の軽減と腰痛を予防する為、レカロ製のセミバケットシート「RECARO 24H OFFICE CHAIR」を採用した。
1951年、サメットはメトロポリタン生命保険会社に就職し、保険数理士の研修生となった。彼女は、パンチカード会計機の使い方を学ぶための社内トレーニングプログラムに参加した。サメットは電子会計機を使用したが、トレーニングが完了した後は、会計機を操作する機会がなかった。彼女は会社を退職し、博士号(Ph.D.)の取得のためにコロンビア大学に入学した。サメットは、1952年から1953年にかけてバーナード・カレッジでティーチングアシスタントとして働いたが、教職は自分には向いていないと判断した。1953年から1958年まで、ニューヨークのスペリー・ジャイロスコープに数学者として勤務した。彼女は顧客の数学的解析問題に時間を費やし、アナログコンピュータを実行した。サメットは、海軍省の潜水艦プログラムに従事していた。1955年1月上旬、サメットはプログラマとしての生活を始めた。当時のスペリー・ジャイロスコープは、自社で開発したデジタルコンピュータ・SPEEDACに取り組んでおり、サメットにプログラマになるよう依頼した。彼女の最初の仕事は、SPEEDACの基本的なローダを書くことだった。これは20行のプログラムで、手動でコンピュータが読める形式のバイナリに変換するのに3日かかった。スペリーがより多くのプログラマを採用し始めると、サメットは「オープンショップ」と呼ばれるグループのリーダーになった。 「オープンショップ」は、エンジニアのコンサルタントとしてのプログラマと、ルーチンの作成とテストを支援する科学者によって構成されていた。このグループは、科学と工学のための計算に焦点を合わせて、様々なシステムソフトウェアを作成した。1955年、スペリーはレミントンランドを買収・合併してスペリーランドとなった。この合併によりサメットは、レミントンランドの製品だったUNIVAC Iや、同社の社員だったグレース・ホッパーにアクセスできるようになった。1956年の秋、サメットはロングアイランドのアデルファイ大学の応用数学科で、博士前期課程のコンピュータプログラミングのコースを1つ担当した。当時のアデルフィ大学にはコンピュータがなく、プログラミングに関する教科書もほとんどなかったが、サメットは2年間で2つのコースを指導することができた。サメットは、スペリーを退社して、コンピュータを中心とした会社で働くことを決めた。当時の求人は性別により分かれており、サメットは興味のある分野で女性向けの職を見つけることができなかった。そのため、男性向けの求人を探して、マサチューセッツ州ニーダムのシルバニア・エレクトリック・プロダクツでエンジニアの職を見つけた。サメットは、シルバニア社のソフトウェア開発の責任者であるCarl Hammerによって、MOBIDICプロジェクトのソフトウェア開発を監督するために雇われた。1959年、サメットと他の5人のプログラマは、プログラミング言語COBOLの設計の大部分を、2週間で書かれた提案により確立し、それは最終的にシルバニア社の米国政府の顧客により受け入れられた。