運賃は営業キロに基づいて算出する。東京 - 盛岡間の営業キロは東北本線のそれと同一になっている（同区間の営業キロは535.3キロ、実キロは496.5キロ）。盛岡以北の営業キロは、並行するJRの路線がないため実キロ（新幹線での実際の距離）が用いられている。
特急料金は、「三角表」と称するものにより各駅間個別に定められている。一方、この各駅間の特急料金は当該区間の営業キロに基づいて算出されたものである。営業キロに対応する特急料金、およびその他の特定の区間の特急料金は以下のとおり。
ただし、大宮 - 盛岡間については1982年の大宮暫定開業時、「営業キロが500キロをわずかに越える（505キロ）ために特急料金負担増になる」ことが終着駅である盛岡で問題となり、当時国鉄がこの区間について特例措置を取った経緯から401-500キロ区分の特急料金となっている。
（参考）東北新幹線特急料金表（2008年3月15日現在）営業キロ・区間特急料金（円） ※1
自由席 ※2通常期
指定席閑散期
指定席繁忙期
指定席
100キロ以下隣接駅間（50キロ以下）[12]、
一ノ関 - 北上、
北上 - 盛岡8402,3002,1002,500
隣接駅間（51 - 100キロ）[12]、
古川 - 一ノ関950
上記以外1,790
101 - 200キロ上野 - 宇都宮2,2002,7102,5102,910
上記以外2,5203,0302,8303,230
201 - 300キロ3,3703,8803,6804,080
301 - 400キロ4,1004,6104,4104,810
401 - 500キロ4,6205,1304,9305,330
501 - 600キロ大宮 - 盛岡
上記以外4,9405,4505,2505,650
601キロ以上5,2905,8005,6006,000
※1 東京駅と大宮駅以遠の各駅との間の特急料金は、東京駅発着の営業キロは使用せず、上野駅発着の営業キロで算出した特急料金に200円を加算した額となっている。
※2 盛岡 - 八戸間では特定（立席）特急券区間。
駅名営業キロ実
キロ2007年度
乗車人員
（在来線を含む）接続路線所在地
東京駅0.00.0396,152↑東日本旅客鉄道：東海道本線・中央本線・総武本線・京葉線
東海旅客鉄道：東海道新幹線
東京地下鉄：丸ノ内線東京都千代田区
上野駅3.63.6181,099↑東日本旅客鉄道：東北本線
東京地下鉄：銀座線・日比谷線
京成電鉄：京成本線（京成上野駅）台東区
大宮駅30.331.3239,111↑東日本旅客鉄道：上越新幹線・東北本線・川越線・高崎線
埼玉新都市交通：伊奈線（ニューシャトル）
東武鉄道：野田線埼玉県さいたま市
大宮区
この間で茨城県古河市付近を通るが、新幹線駅はない。
小山駅80.680.321,440↑東日本旅客鉄道：東北本線・水戸線・両毛線栃木県小山市
宇都宮駅109.5109.035,921↑東日本旅客鉄道：東北本線・日光線宇都宮市
那須塩原駅157.8152.44,965↑東日本旅客鉄道：東北本線那須塩原市
新白河駅185.4178.42,856↑東日本旅客鉄道：東北本線福島県西白河郡
西郷村
郡山駅226.7213.918,249↓東日本旅客鉄道：東北本線・磐越西線・磐越東線郡山市
福島駅272.8255.114,983↓東日本旅客鉄道：東北本線・奥羽本線（山形新幹線）
阿武隈急行：阿武隈急行線
福島交通：飯坂線福島市
白石蔵王駅306.8286.2936↓ 宮城県白石市
仙台駅351.8325.478,914↑東日本旅客鉄道：東北本線・仙石線・仙山線
仙台市地下鉄：南北線仙台市
青葉区
宮城野区
古川駅395.0363.85,010↓東日本旅客鉄道：陸羽東線大崎市
くりこま高原駅416.2385.71,202↓ 栗原市
一ノ関駅445.1406.34,439↓東日本旅客鉄道：東北本線・大船渡線岩手県一関市
水沢江刺駅470.1431.31,070↑ 奥州市
北上駅487.5448.63,730↑東日本旅客鉄道：東北本線・北上線北上市