250 km/h走行を勘案して建設基準が定められている[6]。具体的には、最小曲線半径が4,000 m（東海道新幹線は2,500 m[注 2]。以下同様）、最急勾配が15 ‰ (20 ‰)、軌道中心間隔が4,300 mm (4,200 mm) などである[6]。

そのため、東海道新幹線に比べ線形が良く、高速運転が可能である。六甲トンネルが博多方面に向かって10 ‰の上り勾配であることや[7]、西明石駅の西側と姫路駅の東側に半径3500 mのカーブが存在するため[7]、新神戸駅 - 西明石駅間にあるトンネル内と姫路駅東方約5キロ以西でN700系が最高300 km/h運転を実施している[注 3]。他社線へは「のぞみ」の定期列車全てが東海道新幹線に、「みずほ」と「さくら」が九州新幹線に乗り入れている。

前述のように緩やかな線形を採用したことや、平野部での住宅密集化によって用地取得が困難なこともあり[注 4]、東海道新幹線よりトンネルが多くなっている[8]。大小142本のトンネルが存在し[5]、トンネル区間が占める割合は50.8%、岡山以西に限定すると実に56.4%にのぼる[5]（トンネルがない区間は西明石駅 - 姫路駅間のみ）。このため、携帯電話での通信が困難であったが、総務省の「電波遮へい対策事業」に指定されて補助を受けつつ、NTTドコモ・au・ソフトバンクモバイルの携帯電話サービスを利用可能にするための工事が2009年から2016年にかけて行われ、全線で使用可能になった。

トンネル内通信サービスの拡大時期

2010年3月30日 : 新大阪駅 - 姫路駅間のトンネル[9]。

2010年12月22日 : 姫路駅 - 兵庫・岡山県境の帆坂トンネル間のトンネル[10]。

2011年7月19日 : 帆坂トンネル - 岡山駅間のトンネル[11]。

2011年10月7日 : 岡山駅 - 福山駅間のトンネル[12]。

2012年6月26日 : 福山駅 - 三原駅間のトンネル[13]。

2012年12月27日 : 三原駅 - 東広島駅間のうちの一部[注 5] トンネル[14]。

2013年12月20日 : 三原駅 - 東広島駅間の残り[注 6] と東広島駅　- 広島駅間のトンネル[15]。

2014年2月28日 : 広島駅 - 新岩国駅間と新岩国駅 - 徳山駅間の一部[注 7] のトンネル[16]。

2014年11月21日 : 新岩国駅 - 徳山駅間の残りと徳山駅 - 新山口駅間の一部[注 8] のトンネル[17]。

2015年3月27日 : 徳山駅 - 新山口駅間の残り[注 9] のトンネル[18]。

2015年12月25日 : 小倉駅 - 博多駅間のトンネル[19]。

2016年2月20日 : 新山口駅 - 厚狭駅間の一部[注 10] のトンネル[20][21]。

2016年12月22日 : 新山口駅 - 厚狭駅間の残り[注 11] と厚狭駅 - 小倉駅間のトンネル[22]。（これで全線で携帯電話の通信が可能になる。）

新大阪駅発着列車の大半は同駅20番線で折り返しているが、同駅の東京方に引き上げ線がないことから、同駅折り返しの上り列車は約3 km手前（ここがJR東海との境界でもある）から下り線を走行している。

設計時、東京駅 - 博多駅間で従来のブルートレインに代わる夜行寝台新幹線が計画されており、中間地点にあたる西明石駅 - 相生駅間では0時から6時の保守時間帯の一部を使って、単線運転（上り線使用時は下りを保守、逆も同様）を実施する予定であった。列車は0時を過ぎると110 km/hに減速して単線走行、途中駅で行き違いや数時間運転停車を行い、早朝に出発するダイヤが想定されていた（開業後、961形試験車の寝台や、モックアップが作られたことはあったものの、実際に夜行新幹線が運行されることはなかった）。またこの新大阪駅 - 岡山駅間は一部ではあるが、新幹線にスラブ軌道を最初に導入した区間でもある。

山陽新幹線では、先に開業していた東海道新幹線とは異なり、1972年の開業当時よりJR発足直後まで、駅名標は東海道新幹線や在来線で使用していたものとは異なる仕様であった[注 12]が、国鉄末期からJR西日本初期に一旦は国鉄標準仕様に交換された後、1990年代前半以降に全駅がJR西日本の標準仕様のものに再度取り替えられている。
駅一覧

山陽新幹線は1府5県に19の駅が設けられており、平均駅間距離はおおむね30 kmである。

1972年（昭和47年）新大阪駅 - 岡山駅間の6駅をもって開業し、1975年（昭和50年）の博多駅までの延伸開業時に10駅が加わり、16駅体制となった。全線開業当時の最速列車停車駅は、新大阪駅、岡山駅、広島駅、小倉駅、博多駅の5駅であった。

その後、地元の自治体や有志の要望および費用負担による請願駅として、1988年（昭和63年）に新尾道駅と東広島駅が、1999年（平成11年）には厚狭駅が、それぞれ途中駅として追加され19駅体制となった。また、2003年（平成15年）には、小郡駅が「のぞみ」停車を機に新山口駅に改称、また最速列車の全列車停車駅に新神戸駅が追加され、最速列車の停車駅は計6駅と改められた。

それ以外にも、加古川市・備前市・廿日市市・直方市の各市域に新駅構想があった[23]。

開業当初から有人改札による改札が行われていたが、2005年（平成17年）2月から自動改札機の使用を開始している[24]。詳細は各駅の記事を参照のこと。

2003年（平成15年）まで使用された「旧こだま・旧ひかり」車内チャイムのうち、始発・終着駅で使用されたもの（通称 ひかりチャイム）を、2015年（平成27年）2月からJR東海管轄の新大阪駅を除く全駅のホーム上の接近メロディとして、2016年（平成28年）3月からは、新神戸駅・岡山駅・広島駅・小倉駅・博多駅にて「銀河鉄道999」を発車メロディとして流しており[25][注 13]、2023年10月現在、初期の5駅に加え姫路駅・相生駅・福山駅・新山口駅も変更されている。

以下の表に山陽新幹線の駅一覧を示す。徳山駅 - 博多駅の6駅の営業キロは運賃・料金計算に用いられる岩徳線経由のものを示す。各列車の停車駅の詳細については「ダイヤパターンと停車駅」を参照。

駅名新大阪からの東京からの停車接続路線所在地
営業
キロ実キロ営業
キロ実キロ
新大阪駅 阪0.00.0552.6515.4全東海旅客鉄道： 東海道新幹線