#不完美的小熊*PuLB#

路線は、在来線と別ルートで新規に建設した線路設備を用いる（ミニ新幹線を除く）。
軌間は標準軌 (1,435mm) を用いる。
カーブにおける曲率半径を大きくし、できる限り直線を確保する。曲率半径は東海道新幹線が2,500m（制限速度255km/h、N700系のみ制限速度270km/h）、山陽新幹線以降に建設された各線は4,000m以上（現状の最高速度300km/hでは減速せず通過できる）が基本となっている。但し、東海道新幹線の東京～新横浜間や東北新幹線の東京～大宮間のような都心部区間、あるいは全列車が停車する主要駅の前後においては、その限りではない。また、通過列車が多い熱海駅や徳山駅の前後などにおいても、用地や地形の関係からやむを得ず急曲線が存在する区間がある。
事故防止のため以下の設計を行う。
自動車との衝突事故を防ぐため、踏切を一切設けない（ミニ新幹線として運行されている在来線の場合は、踏切数を削減すると共に保安設備を強化している）。
線路内に一般の人が立ち入れない様にする。前項も含めた対策として全線立体交差とする（ミニ新幹線を除く）。また、列車の運行妨害等に対しては法律面でも「新幹線特例法」によって在来線より厳しい罰則を定めている。
通過列車との接触など人身事故を防ぐため、プラットホームに可動ゲート付きの安全柵を設ける（例：新横浜駅や新神戸駅など）か、通過線と待避線を分ける（例：静岡駅、福島駅など）。ただし、大宮駅や軽井沢駅など通過列車の通過速度が低い駅には安全柵のみ設けられている。また、東海道新幹線の東京駅や名古屋駅、京都駅、新大阪駅など全列車が停車する駅には、当初柵などは設けられてはいなかったが後に安全柵のみが設けられた。
乗り心地や安全性の向上、騒音対策などから、レールや分岐器（ポイント）にも様々な工夫が施されている。
レールは、継ぎ目の数を減らしたロングレールを使用。東北新幹線のいわて沼宮内駅～八戸駅間には、国内最長の延長約60.4kmに亘る「スーパーロングレール」が用いられている。
ポイントは、通過時の振動が少ない弾性分岐器と、レール交差部の欠線部を埋めるノーズ可動クロッシングを使用。また、高崎駅北方にある上越新幹線と北陸新幹線（長野新幹線）との分岐には、分岐側が160km/hで通過できる国内最高水準かつ最長のポイントが設置されている。