博多総合車両所
500系電車(64両) 7000番台で組成される8両編成(V編成)8本(V2 - V9編成)が在籍し、山陽新幹線内の「こだま」で運用されている。 当初は0番台の16両編成(W編成)9本(W1 - W9編成)が配置され東京直通の「のぞみ」に優先的に充当されていたが、300系や700系と座席配置やドア位置が異なることから運用上の問題があったことやN700系N編成の登場、当時山陽新幹線内のこだまとして運用されていた0系R編成の老朽化等により、2007年(平成19年)11月からW1編成を除いて順次V編成に改造・短縮され、2010年2月28日を以て「のぞみ」運用と東海道新幹線区間からは撤退した。V編成に改造されなかったW1編成は2014年(平成26年)3月28日に全車廃車され、W編成は消滅した。 W1編成の博多方先頭車である1号車(521-1)は2016年(平成28年)に開業した京都鉄道博物館に保存展示されることとなり、整備および再塗装の上、2014年12月10日深夜に博多総合車両所から搬出された。その他の号車は解体されたが、東京方先頭車である16号車(522-1)は解体を免れ、2015年秋頃に日立製作所笠戸事業所に搬出された。
0系電車 「ひかり」用16両編成のN・NH・H編成や「ウエストひかり」用12両編成のSK編成、「ウエストひかり」・「こだま」用6両編成のR編成 (R0 - R31) とWR編成 (R51 - R54・R61 - R68) 、4両編成のR編成 (R51 - R53) とQ編成 (Q1 - Q6) など多くの編成が配置されていた。 2008年6月以降は6両編成3本 (R61・R67・R68) のみが配置されていたが、同年11月に定期運用から離脱し、その後12月に営業運転を終了し、2009年(平成21年)1月23日までに全車廃車となった。 R61・R67・R68編成は営業運転終了前に旧塗装に変更されていた。
100系電車 当初は3000番台として「グランドひかり」用の16両編成9本(V1 - V9編成)が配置され、1996年(平成8年)から1997年(平成9年)にかけて0番台の16両編成7本(G1 - G7編成)がJR東海から転入した。なお、G編成は車体の編成記号こそGのままだったが、0系のNH編成の運用を置き換えたため、新幹線運行管理システム(コムトラック)内では「N編成」として認識されていた。
700系電車(128両) 7000番台で組成される8両編成(E編成)16本(E1 - E16編成)が在籍し、山陽新幹線内専用として「ひかりレールスター」と「こだま」で運用されている。 当初は3000番台16両編成15本(B編成、B1 - B15編成)が配置され、当初は東海道新幹線直通用として東京 - 博多間の「ひかり」として運用され、その後2003年10月改正の「のぞみ大増発」に伴い、東京 - 山陽直通の「のぞみ」での運用がメインとなったが、N700系16両編成の登場に伴い、その後は東京 - 岡山間の「ひかり」、東京 - 新大阪間、岡山 - 博多間の「こだま」運用が中心となっていき、末期は東海道新幹線内の「こだま」や山陽新幹線区間では1日1往復「ひかり」でも使用されていた。 2017年(平成29年)9月よりN700系F編成の増備により廃車が開始され、2020年3月13日をもって定期運用を離脱した。その後波動用車両としてB4編成が残され、500系V編成の代走にも充当されたが、2021年2月28日付で除籍され、その後解体された。 300系F編成の置き換えのためにJR東海より0番台16両編成8本(C編成、C11 - 18編成)が移籍したが、N700系F編成(4000番台)の増備に伴い、2017年2月までにすべて廃車された。