上越新幹線
それに伴い、1997年10月1日の北陸新幹線開業に合わせて、上越新幹線においても運行区間を基本とした運行体系に変更された。近距離需要および越後湯沢駅乗り換えの利用客向けに東京駅 - 高崎駅・越後湯沢駅間の各駅停車タイプを27本から39本に増発し、愛称を「たにがわ」とした。また、遠距離需要を主とする東京駅 - 新潟駅間の列車愛称は「あさひ」に統一した。これにより、上越新幹線において各駅停車タイプとしての「とき」の愛称は廃止された。しかし、長野新幹線「あさま」と上越新幹線「あさひ」は一文字違いであり紛らわしいことから、2002年12月のダイヤ改正で速達タイプの列車名を「とき」に変更した。
長きにわたり上越新幹線は北陸地方へのアクセスルートの一部を担ってきたが、2015年3月のダイヤ改正では長野新幹線を延伸する形で北陸新幹線が金沢駅まで開業し、東京駅 - 富山駅・金沢駅間の主要ルートは北陸新幹線となった。これにより、高崎駅以南での北陸新幹線直通列車の大幅な増加や、越後湯沢駅乗り換えの在来線特急「はくたか」の運行終了など、東京 - 北陸方面の運行体系に再び大幅な変化が生じた。上越新幹線においても運転本数の見直しが行われ、「とき」の東京駅 - 新潟駅間1往復、「たにがわ」の東京駅 - 越後湯沢駅間7往復、東京駅 - 高崎駅間0.5往復が削減された。
925形(ドクターイエロー) - S1・S2編成
962形 - 試験電車。
952形・953形 (STAR21) - 高速試験電車。
E954形 (FASTECH 360S) - 高速試験電車。
上越新幹線では、1990年代の大清水トンネル内の一部列車による例を除けば、最高速度が240 km/hとされてきたが、2019年に大宮駅 - 新潟駅間では最高速度を275 km/hに引き上げることが発表された。2019年5月中旬から2022年度末にかけ、吸音板設置や防音壁かさ上げといった騒音対策等の地上設備の測量および工事を行うとともに、2022年度末までに上越新幹線の車両をE7系に統一する。これにより、大宮駅 - 新潟駅間で最大7分程度、大宮駅 - 高崎駅間を走行する北陸新幹線においても最大2分程度の時間短縮となる。2023年3月18日のダイヤ改正において上越新幹線の車両はE7系に統一され、最高速度が275 km/hに引き上げられたことで東京駅 - 新潟駅間の所要時間は7分短縮され、最短所要時間は下り最速達列車で1時間29分、上り最速達列車で1時間31分となった。
2004年10月23日17時56分頃(JST)に発生した新潟県中越地震により、新潟・群馬県内で7本の列車が被災し、うち2本は運転を再開したが4本は停電などで動けなくなった。そして、東京駅発新潟駅行の「とき325号」(200系K25編成・10両編成。2005年3月25日廃車)は速度約200 km/hで走行中、長岡駅の手前約5 km、滝谷トンネル先の地点で10両中8両が脱線した。1964年10月1日の東海道新幹線開業以来、日本国内の新幹線史上初の営業運転中の脱線事故となった。
この地震の影響で浦佐駅 - 長岡駅間の高架橋・トンネルなどの設備が損壊し、越後湯沢駅 - 新潟駅間が不通となった。このため、10月31日から不通区間に代行バスを運行する一方、応急補強工事(トンネル5本の復旧作業、高架橋の耐震補強工事)が実施された。長岡以北の区間については、「East i」を送り込めないため、京浜急行電鉄から借用した軌道検測車を陸送して軌道状態を点検した後に運行を再開した。
東北新幹線E5系の増備で余剰となったE4系への置き換えにより、2012年9月28日をもって定期運用を、10月29日に営業運転を終了した。
E3系700番台 - 観光列車「GENBI SHINKANSEN(現美新幹線)」用にE3系R19編成を改造した車両。現美=現代美術の略。2016年(平成28年)4月29日営業運転開始。2020年(令和2年)12月19日で定期運行を終了し、翌日20日に旅行商品専用臨時列車(ラストラン)として越後湯沢駅 - 新潟駅間を2往復し、営業運転を終了した。
E4系 - P編成、単独で2階建車両8両編成、もしくは2編成併結して2階建て16両編成で運用される。E4系を使用する列車は列車名の頭に"Max"と冠される。E7系導入及び老朽化に伴いE4系は2020年度に全廃される予定であったが、後述の2019年の東日本台風(台風19号)の影響による北陸新幹線への新造車両転用に伴う車両不足を補うため、数年程度の延命が行われたのち、2021年10月1日に定期運行を終了した。
とき 東京駅 - 新潟駅間:定期列車は300 - 351号、臨時列車は350号台 - 400号台 越後湯沢駅 - 新潟駅間:480・481号(共に毎日運転) 長岡駅 - 新潟駅間:491号(土休日運休)
1987年(昭和62年)に上野駅 - 新潟駅間を途中で長岡駅のみに停車する最速達列車に1桁台(例:あさひ1号)の号数が割り当てられた。以降も東京駅 - 新潟駅間の最速達列車に1桁が割り当てられたが、現在は全て上記のように統一されている。なお、繁忙期の一部の臨時列車には1桁や2桁の号数が使われており、2023年以降はこの臨時列車を全車指定席として運行する。
たにがわ 東京駅 - 越後湯沢駅間:定期列車は400 - 417号(ただし、東京駅 - 高崎駅・越後湯沢駅間で「とき」と併結する定期列車は「とき」の号数を使用)、臨時列車は70号 - 100号代 東京駅 - 高崎駅間:470 - 475号(一部は土休日運休)
列車番号は、定期列車は基本的に号数+C、臨時列車は4000、8000、9000+号数+Cである。