16両編成の中央に連結された2階建て車両のうち、8号車にはカフェテリアもしくは食堂といった供食設備がおかれた。東京駅 - 博多駅間の長距離運用向けに製造されたX・V編成には8号車の1階に厨房・売店と通路が、見晴らしの良い2階には食堂が設置された。ちなみに現場のコックの要望で、厨房内に客室入口を映し出すTVモニターを設置している。X編成とV編成では、車両外観はほぼ同じであったが、内装は全く違っていた。X編成に組み込まれた9000, 0番台車両では、食堂出入り階段付近に設置された、東海道・山陽本線を駆け抜けた代表列車のエッチングによる装飾が大きな特徴である。このエッチングは、元国鉄の黒岩保美が製作したものである。この中には100系もあるが、9000番台（X1編成）では小窓で描かれていた100系は、0番台（X2 - X7編成）では大窓で描かれている。V編成に組み込まれた3000番台車両は、入り口付近の装飾や壁面に大きな飾り花が設置されたのが特徴である。1階の厨房から料理を2階に運ぶために料理用エレベータが設置された。G編成は、グリーン席の増加と短距離運用中心のため、8号車の2階席をグリーン席にあて、1階部分にカフェテリアを設置した。山側に通路が、海側にショーケースと簡易厨房が設けられていた。製造次によって、床模様や柱の本数・デザインが異なっている。食堂車の営業は2000年3月10日で終了したが、その後も食堂車は連結されたままだった。カフェテリアの営業は100系による定期「ひかり」運用が消滅した2003年8月22日まで続けられた。
ミュージックサービスとNHKラジオ第1放送の送信を始めた。普通車では手持ちのFMラジオで、グリーン車内では備え付けのイヤホンで聴くことができる。このサービスは、以降新製される東海道・山陽新幹線の16両編成の全車両に装備されている。LED式（単色、V編成は2色）の電光掲示板が装備された。電光掲示板の上部にはデジタル式の時計、右側に次の停車駅までの距離を7セグメントで表示する装置が配され、通常走行時はLCXから送信されたニュースを表示した。X編成では当初速度表示もなされていたが後に取りやめとなっている。G32 - G50編成では電光掲示板の文字を大きくし、時計と距離表示は省略された。後者の電光掲示板は、300系では同じタイプのものが搭載され、以降のすべての新幹線車両に標準搭載されている。この電光掲示板は、一部が0系WR（R60番台）編成に転用された。
グリーン車は通路を挟んで2列+2列に配置している。開放式座席がほとんどであるが、X・G編成9号車には個室も設置された。座席間の肘掛部分にオーディオサービス用機器が埋め込まれ、喫煙車の座席には端側の肘掛に灰皿が設置されている。肘掛内部にはインアームテーブルが備えられ、取り出して使用することが可能である。初期の座席には、座席背面のテーブルが設置されていないものがある。
普通車は通路を挟んで3列+2列に座席を配置しているが、前後間隔（シートピッチ）を0系2000番台の980mmから1,040mmに広げ、リクライニング角度を、0系の17 - 22度から6 - 31度まで拡大。また、リクライニング機構の変更し、背面のテーブルを座席下部から棒で支えるタイプに変更、座席の土台の厚みを薄くすることによって、3人席においても回転・リクライニングを可能とした。シートピッチを拡大して、回転・リクライニング可能な3人席を導入した結果、0系よりも1車両辺り5人分（16両編成では65人分）の普通席が足りなくなったが、乗務員用個室の削減および運転台の折りたたみ座席の設置、その他様々な機器を小型化することで、0系と同等の座席数を確保した。100系で採用された、普通席のシートピッチ1,040mmは、その後の東海道・山陽新幹線の標準となった。内装にあわせて、奇数号車の座席はブルー系、偶数号車の座席はブラウン系にまとめられている。肘掛先端にはリクライニング用のレバーと灰皿（喫煙席のみ）が設置されている。
神奈川県の鎌倉に住む中学2年生の少女・橘一夏は1学期の最後の日、学校の大掃除中、双子の家庭教師の藤堂誓唯と藤堂繪委から貰ったお守りのついた携帯電話を落としてしまう。下校途中にそれに気づいた一夏は夕暮れの学校へ戻るが、不思議なことに携帯は鏡の中へ入り込んでしまっていた。そこに不思議な少女・黒城舞夏が現れ、携帯を返す条件として、神精霊（ジン）の力を使い、その感想文を代わりに書くことを要求してきた。戸惑いながらも了承した一夏は、舞夏を自宅に下宿させながら、神精霊の感想文も含めての夏休みを始めた。親友の多岐川皐月、篁蛍子、宗方未知留にも舞夏を紹介した一夏は、5人で楽しく過ごしながら、神精霊の力も使っていく。だが、その過程で人の負の面にやるせなさを抱いた一夏は神精霊の力を制御できず、人を殺しかける事態にまで発展。心身ともに追い詰められていく。残りの神精霊が、あと1つだけになった一夏の前に、隣人の木暮沙耶が現れ、真実を語り始めた。沙耶の正体は、鏡の神精霊であり、一夏は世界の運命を決めるための試しの子に選ばれたこと。舞夏と繪委は沙耶の分身で、誓唯は一夏の先代の試しの子であったが、「世界を消すか」「自分自身を消すか」を答えられなかったこと。今度は一夏に選択が迫られるが、一夏は舞夏を介して送られてきた、皐月、蛍子、未知留を初めとした人々からの電子メールで励まされ、「どちらも選ばない」ことを選択。ルール違反として、命を奪われそうになるが、舞夏から命を与えられたことで助かり、繪委も誓唯と共有していた命を返却する。2人の試しの子は解放され、元の生活に戻り、今も世界に試されていることを感じながらも生きていくのだった。