北海道新幹線
国鉄および日本鉄道建設公団の土木調査で、長万部 - 札幌間の最短ルートである「中央ルート」は火山地帯にほぼ30 kmの長大トンネルを建設する必要があることから断念された。ニセコ・小樽方面を経由する「北周りルート」は南回りに比べて距離が約70 km短いが雪の問題で不利である。一方、室蘭や苫小牧を経由する「南回りルート」は沿線人口が多く、在来線との役割分担の点で利点があるとして「南回りルート」が有力視された。9月18日に調査結果の概要が示され、北海道新幹線は「北回りルート」に決定された。この背景には当時の首相である田中角栄が列島改造の大動脈として南北海道の開発も考慮したうえで支持したとされている。
同年11月13日には前述の3路線に加え、東北新幹線(盛岡市 - 青森市)、九州新幹線(福岡市 - 長崎市)を含む5路線(いわゆる整備新幹線)の整備計画が決定された。北海道新幹線(青森市 - 札幌市)は最高設計速度260 km/h、主要な経過地として「函館市附近、小樽市附近」が示され、その他「北海道新幹線、津軽海峡部において、青函ずい道を津軽海峡線とを共用する。」とされ、建設主体は日本鉄道建設公団とされた。同年11月15日には運輸省告示第466号により北海道新幹線(札幌市 - 旭川市)を含む12路線の基本計画が決定された。
国鉄の経営悪化などを背景に1982年(昭和57年)9月の臨時行政調査会の基本答申に沿って、北海道新幹線を含む整備新幹線計画を当面見合わせる閣議決定がなされた。
国鉄改革や行財政改革の進展、沿線地域の建設促進への強い要望などを背景に、1987年(昭和62年)1月に整備新幹線見合わせの閣議決定が変更され、新幹線の建設に道が開かれた。
1988年(昭和63年)3月13日に、青函トンネルを含む海峡線 中小国駅 - 木古内駅間が開業し、青函連絡船は廃止された。
青函トンネル開業時点における需要予測は、盛岡 - 札幌間の新幹線が全線開業した場合は函館 - 札幌間で11,000人/日、盛岡 - 函館間が開通した場合は青森 - 函館間で8000人/日程度であり、全額無償資金で建設を行った場合でも、並行在来線を含めた総合収支では大幅な赤字になることが予想された。そのため、JR北海道の会社意見としては、建設費の全額公的負担、施設の無償貸与、青函トンネルと同等以上の固定資産税の減免措置、施設の更新、災害時復旧の公的負担を前提に青森 - 函館間の建設を行い、札幌まではその実績等を踏まえて判断したいと表明した。
1996年(平成8年)12月25日の「整備新幹線の取扱いについて 政府与党合意」では、北海道新幹線の新規着工区間として新青森 - 札幌間のルートが公表された。
新幹線開業に伴う並行在来線の廃線は、第三セクター鉄道への転換を除けば1997年(平成9年)10月1日の長野新幹線(北陸新幹線)高崎駅 - 長野駅間先行開業に伴い廃止された旧信越本線の横川駅 - 軽井沢駅間以来、2例目となる。
一方、余市駅 - 小樽駅間については、小樽市への通勤、通学が多い余市町が第三セクター鉄道での存続を主張していることから、バス転換も視野に入れる小樽市との協議がまとまらず、小樽市側は住民説明会後に改めて態度を表明することになり、結論が先送りされたが、2022年3月26日に北海道と小樽市、余市町がバス転換で合意し、同年3月27日の沿線9自治体と北海道との協議で長万部駅 - 小樽駅間の廃止・バス転換が決定した。
函館駅 - 長万部駅間においては、七飯町や長万部町では旅客需要がかなり少なく、バスの方が利便性に適っているため、並行在来線の旅客営業廃止を検討している。
2023年10月、北海道などから代替バスの運行を打診されている北海道中央バスなどのバス事業者3社が2024年問題などに伴うバス運転手の不足により、北海道から示されているダイヤ案での本数運行は困難であると回答し、バス転換協議が難航していることが報じられた。北海道などは他のバス事業者にも協力を求めるほか、利用者が少ない一部区間についてはタクシーなど、バス以外の交通機関への転換も検討するとしている。
平成8年の合意に基づいて、1998年(平成10年)1月に「政府・与党整備新幹線検討委員会における検討結果」が公表され、従来の整備新幹線計画が維持されていることを確認したうえで新規着工区間が示された。
2000年(平成12年)12月18日の「整備新幹線の取扱いについて」政府・与党申合せにおいて、北海道新幹線の新青森 - 札幌間については「環境影響評価終了後工事実施計画の認可申請を行う」、新青森 - 新函館間については「青函トンネルについて、貨物鉄道走行に関する調査を行う」とされた。今回着工しない区間については、東北新幹線(盛岡駅 - 八戸駅間)、九州新幹線(新八代駅 - 鹿児島中央駅間)の開業後に見直しを行うとされた。
2002年(平成14年)1月に北海道新幹線 新青森 - 札幌間の工事実施計画認可申請が行われた。同年12月に東北新幹線 盛岡駅 - 八戸駅間が開業した。
2003年(平成15年)10月1日に鉄道建設・運輸施設整備支援機構が設立され、日本鉄道建設公団は解散した。これにより北海道新幹線の建設・貸付け業務は機構に引き継がれた。
新青森駅 - 新函館北斗駅間運行の「はやて」を除き東北新幹線と直通運転しており、おおむね1時間に1本の割合で運転されている。また、2016年(平成28年)3月26日に開業した新青森駅 - 新函館北斗駅間の距離が約148kmと短いことから、東北新幹線と一体的な列車名を使用している。両列車とも全車指定席であり自由席の設定はない。