全線で橋梁が28か所、高架橋が35か所、架道橋が69か所、線路橋が3か所、溝橋が2か所ある。構想当初から首都圏と北陸を結ぶ優等列車や貨物列車の運転が考えられていたためKS-16荷重を採用していた。しかし国鉄再建法に伴う工事中断とその後の第三セクター方式での建設再開に際して、旅客専用線として計画を改めており、重い機関車の入線は不可能となっている。第三セクター化後に建設された区間の活荷重はKS-12荷重を採用している。ただし雪かき車の通行は想定されており、設計に際してDD14形・DD53形の両ロータリー式雪かき車の重量が考慮され、荷重試験や軌道検測車による検測ではDD51形が入線している。高架橋の中に雪が溜まらないようにする対策として、くびき付近では線路と側壁の間が吹き抜けとなっている「開床式高架橋」を採用しているほか、周囲が田園地帯の区間の高架橋には、そもそも側壁自体が設けられていない。一方、しんざ駅と十日町駅の間の高架橋では、赤倉トンネルの湧水をそのまま線路脇に流して融雪している。最長の橋梁は、十日町 - 薬師峠信号場間にある信濃川橋梁で、全長406.73メートルである。橋脚や橋台は国鉄線として施工されたためKS-16荷重で設計されているが、橋桁は第三セクター化されてからの施工のためKS-12荷重となっている。1径間68メートルの3径間連続トラスを2連用いた橋梁となっている。
軌条（レール）は1メートルあたりの重さが60 kgである60 kgレールが大半を占め、一部の区間では50 kgレールも使用している。2009年現在では、在来線では50kgレールが一般的で60 kgレールの採用は少ない。60 kgレールは新幹線と同じレールで、その重さにより高速走行の衝撃に耐えることができ、車両の高速走行の安定化に貢献している。軌道は、トンネル内や高架橋など全線の約7割でスラブ軌道が採用され、軌道の強化と保守の低減が図られている。このスラブ軌道には「枠型スラブ」と称するコンクリート使用量が少ないものが採用されており、その後東北新幹線・北陸新幹線の延伸部分でも採用された。築堤など約2割の区間はバラスト軌道を用いたが、築堤上にアスファルトを敷き雨水浸水対策をしたうえで軌道を敷設している。このほか、事情に応じて合成まくらぎ直結軌道、弾性まくらぎ直結軌道、鋼直結軌道、パネル軌道などの区間もある。住宅の多い地域では、バラスト軌道とコンクリート枕木の組み合わせを採用し、騒音低減を図るなどの配慮が行われている。本線上において高速走行の列車が通過する場所にある分岐器12組はノーズ可動クロッシングとしたが、これは開業時点では、新幹線以外の日本の鉄道ではほくほく線を含めても20組程度しか導入されていなかった特殊な分岐器である。十日町駅構内については、駅前後の曲線で速度制限を受けることによって130 km/h以下の速度での通過となるため、ノーズ可動クロッシングを使用していない。また、交換設備はすべて1線スルー方式で、直進側を通過する際には最高速度のままで通過可能である。
建設中数度に渡り工事実施計画の変更が行われたが、最終的に最小曲線半径は400メートル、最急勾配は33パーミルとなっている。半径の小さな曲線はすべて、JR線と接続する六日町・十日町・犀潟の駅付近に位置し、それ以外の区間では半径800メートル以上である。もっとも曲線のきつい半径400メートルのカーブは犀潟駅の1か所のみで、制限速度は80 km/hである。高規格化にあたって、緩和曲線長の延伸などの改良が行われている。踏切は、始終端の六日町駅・犀潟駅構内の2か所のみであり、線区の中間にはまったく踏切が存在しない。この2か所の踏切では、前後に存在する曲線や分岐器に伴う速度制限により、列車の通過速度が130 km/h以下に抑えられることから、他の線区の踏切と同等であるとして、特段の保安措置は採られていない。
先述のように、ほくほく線は数回の工事計画の変更を経て、全線単線、直流1500V電化で建設されている。しかし、高速運転を実施し、1日の間に数十センチの積雪があるほどの豪雪地帯を通過するため、各種の対策が施されている。
1993-1994シーズン、中学1年のときに出場した初めての国際大会トリグラフトロフィーノービスクラスで優勝。1994-1995シーズンの全日本ジュニア選手権で3回転アクセルに成功。翌1995-1996シーズン、優勝したネーベルホルン杯の公式練習では4回転ジャンプに成功した。初のシニア大会NHK杯では4位。全日本ジュニア選手権で初優勝を果たし、世界ジュニア選手権では初出場ながら2位（優勝はロシアのアレクセイ・ヤグディン）。同シーズンの第64回全日本選手権では男子シングル選手として史上最年少の優勝を果たし、14歳の若さで日本のエースとして1996年世界選手権に初参戦、13位と健闘した。1996年4月、仙台市の東北高校に進学（同高校の1学年上に1998年長野オリンピック男子シングル日本代表の田村岳斗、1学年下に2006年トリノオリンピック女子シングル金メダリストの荒川静香、長野五輪ペア日本代表の荒井万里絵らがいた）。1996-1997シーズンからISUチャンピオンシリーズに参戦し、3大会に出場。第65回全日本選手権では2連覇を達成。2度目の出場となった1997年世界選手権では10位となり、長野オリンピックの男子シングル日本代表の出場枠「2」を確保した。1997年10月には早くも1998年長野オリンピック男子シングル日本代表に内定。同年11月のNHK杯時に、4回転ジャンプの着氷に失敗して右足首を痛める。長野オリンピック直前の同年12月より、米国に拠点を置いていたガリーナ・ズミエフスカヤに師事。第65回全日本選手権は怪我により欠場。1998年2月の長野五輪男子シングルは、ショートプログラム（SP）のトリプルアクセルからコンビネーションの転倒失敗が響き18位と大きく出遅れ、フリースケーティングではやや挽回するも12位、総合で15位に終わった。続く1998年世界選手権で、予選競技会では自身初の4回転トウループに成功したが、SP・フリー共にジャンプミスが出て11位に留まった。