モデル線
計画当初の付番規則に基づき「1000形」の名が与えられた試作車は2編成が作られた。試験という目的から、車輛ごとに異なった特色を持ったものとされた。製造元についても編成内でも分けられ、車輛メーカー5社の分担となった。設計は国鉄・臨時車両設計事務所に技研とメーカー5社が協力する形で進められた。A編成2両とB編成4両、2種類の編成で、連結して6両で試験走行する場合もあった。装備や機器類、台車は、数種のものを車両別に取り付け、テスト走行の結果をもとに量産車に用いる形式を決定した。形状や塗色といったスタイリングについても、A編成とB編成で異なるものとされ、量産型(0系)は窓部分を青いラインに塗り分けたB編成に近いものとなった(塗り分けの先端部への接近の度合いなどが微妙に異なる)。
1962年(昭和37年)6月よりモデル線でさまざまなテスト走行を繰り返し、1963年(昭和38年)3月30日の速度向上試験ではB編成がモデル線で256km/hを達成した。