0系車輛長25米，闊約3.4米，比壹般日本在來線車輛長5米和寬0.5米。車廂地板離地1.3米，也比壹般車輛離月臺較高。車體以碳鋼制造，因此車輛平均重量達64噸。0系采流線型設計，其中和飛機的駕駛艙相似的駕駛室和前頭部分是設計者前日本海軍技術少佐三木忠直從二戰時他負責設計的銀河型轟炸機引進的。
0系車輛的最前部分有壹個半圓形的蓋板，開發時曾打算作為主車頭燈（通稱為“光前頭裝置”（ひかり前頭裝置））。當時的蓋板以半透明的壓克力制造，在安裝了螢光燈後，可擴大列車在夜間行駛時駕駛的視野。但是試車時蓋板常因撞到雀鳥而損毀，加上螢光燈的亮度不合預期，因此日本國鐵最終決定放棄光前頭設計，將原有空間安放緊急牽引用車鉤，蓋板則改以不透明的玻璃鋼制造，並在原“光前頭”兩旁加裝壹對車頭燈（***兩對）作為彌補。這兩對車頭燈在逆向行駛時，燈罩內的紅色透明片（初期制造車輛的是蝴蝶形，後期的則是半圓形）會蓋在燈泡前，以達到和紅色尾燈相同的效果。
光前頭下方安裝了排障器，以排除任何掉在軌道上的障礙物，避免列車在高速運行時撞上導致出軌。冬季的時候排障器也能排除軌道上的積雪，令列車能如常運行。排障器也是列車的擾流器，避免列車在高速運行時被在車廂下方形成的氣流卷起。此外，排障器改變空氣的流動方向後，也能避免安裝車廂下方的設備積聚塵埃。排障器的設計參考了小田急首代浪漫特快列車3000系“SE”和日本國鐵151系的排障器設計再加以強化而成，初期和車體壹樣為鋼制，第22批車輛起改用鋁制造。
駕駛室上方倒L字型的薄鐵板是靜電釋放條，同時也有檢測架空電纜電壓的功能。這個形狀和試制車1000型大有不同的設計現已成為新幹線車輛系列的商標。雖然在其後不同型號的車輛的安裝位置會有差異，但其形狀至今（N700系）都沒有很大的變化。
0系初期曾使用當時日本特急列車普遍使用，用以顯示列車級別、班次名稱、編號和目的地的鐵板。但因為高速運行時會有飛脫的可能性，另外班次增加令鐵板的使用復雜，加上常被乘客偷去，所以日本國鐵決定只顯示列車目的地。其後山陽新幹線開業令列車運行系統更為復雜，最終日本國鐵決定采用電動方向幕來解決問題。在新制車安裝電動方向幕的同時，日本國鐵也為已投入服務的車輛進行更換工程，並於1976年完成。自此，其後的型號均采用電子方向幕。
車體塗裝
參與0系設計的日本國鐵副技師長星晃曾表示，0系的原色塗裝是參考泛美航空航機的塗裝和hi-lite牌香煙的包裝紙設計而成的。車體主色為乳白色，車窗附近則塗上日後新幹線專用的“新幹線藍”色，兩種顏色分別代表白雲和藍天。1988年開設的“西日本光”號班次所使用的0系列車的車體主色改采100系的淺白色，其他車輛則自1995年起陸續更改塗裝。至於塗裝設計則分兩種，普通塗裝是0系原有塗裝的設計，“西日本光”號的0系則參照100系塗裝，在車窗下方的藍色塗裝中間加上壹條白線。
2002年，JR西日本旗下的0系車輛完全退出光號班次的服務，改為服務回聲號的班次。塗裝也更換成灰色和螢光綠色的新塗裝。2008年，在0系完全退役前，JR西日本將三列用於告別班次的列車塗上開業時的塗裝。有關0系塗裝的變更，詳細請參閱R、WR編組和復舊工程段落。 無障礙洗手間
電話亭
0系車輛大部分在車身兩邊設有兩道車門，例外的包括型號為15型的綠色車廂（1969年前稱為壹等車廂）、自助餐餐廳和普通等車廂各占壹半空間的35型合造餐車和36型獨立餐車。15型只在靠近博多壹邊的車廂設有車門（另壹邊則是洗手間），35型在車輛中間和靠近東京壹邊的車廂設有車門，36型則只設餐廳專用門，不設車門。
0系的車廂離地面較高，為了在事故時疏散乘客，0系車廂中央的兩側各設有壹道逃生門，但其後因為新幹線的安全度高，逃生門的設計在2000番臺被取消。日本國鐵民營化後，接手的JR東海和JR西日本為了減慢車身的銹蝕速度，均取消其余車廂的逃生門，但兩家公司采用的方法則各有不同。JR東海將逃生門拆下，然後以新鋼板和車體焊接起來，完成的車體比較平滑；JR西日本則使用較簡單的工序，只拆下逃生門的把手，然後把逃生門跟車體焊接。
空調系統安裝在車廂頂部，為熱泵式設計，用以調節車廂溫度（冷熱兩用）。車廂另有壹套空氣交換裝置（車廂頂部進氣，車廂底部、洗手間排氣），除了協助車廂內外的空氣對流外，還用以調整車廂內的氣壓。但當列車高速駛進隧道時，因為隧道的氣壓不同而令車廂內的氣壓急劇改變，結果令乘客出現耳鳴的現象，減低乘搭的舒適度。為避免出現這個現象，0系車廂采用氣密構造（車窗采用固定型窗戶，車門則在時速30公裏以上時被車廂內的氣壓固定）以穩定車廂氣壓，並安裝新的信號標，讓列車駛進隧道時自動關掉空氣交換裝置。其後山陽新幹線開業，由於路線中的隧道較長，長時間關掉空氣交換裝置會令車廂內的氧氣不足。為解決這個問題，日本國鐵開發了“連續換氣裝置”，利用高壓送風機減慢急劇的氣壓改動，令列車在隧道內也能繼續空氣對流過程。連續換氣裝置由第14批車輛（於1973年出廠）開始采用，此後制造的車輛全數投放於服務山陽新幹線（或直通東海道新幹線）的“光”號班次，而舊有的車輛則被限制於岡山以東路段服務。其後因為“回聲”號用列車重組，新登場的S編組和其後的Y編組中如編有沒安裝連續換氣裝置的車輛，其編組編號需在原編組號碼加上50以玆識別。
車窗方面，為了避免乘客因看到列車快速移動而感到不安，0系和其後的新幹線車輛壹樣，將車窗安裝於較高的位置，令乘客只能看到移動速度較慢的遠景。初期普通車廂的車窗采用151系每兩排座位***用壹個闊車窗的設計（綠色車廂的車窗則是每排座位壹個），其後為了防止碎石等物體擊碎車窗和減低更換車窗的費用，1000番臺車輛改采每排座位安裝壹個小正方窗，2000番臺則加闊1000番臺的車窗。這個設計成為日後新幹線系列車輛車窗的標準。另外，2000番臺簡化了車廂的設計，將車窗的窗框改采玻璃鋼組件，並取消窗框下放擺放飲品的小架子，結果受到乘客的批評。
洗手間每兩個車廂設有壹組，有別於其後每個車廂均設有洗手間的設計。這是因為0系的初期設計是依靠安裝於車廂底部的槽來儲存洗手間的汙物，待列車回廠後再集中處理。可是因為汙物槽的容量不大（列車來回東京和新大阪壹次便已填滿），使列車調度困難。日本國鐵最終決定在車上安裝過濾器，將沖廁水過濾後循環再用，以減少列車回廠的次數。這樣才能令其後的車輛能在每個車廂均設有洗手間。初制車輛的洗手間均安裝兩個蹲廁（日本稱為“和式座廁”）、壹個男性用便盤和兩個洗手臺。其後因為坐廁（日本稱為“洋式座廁”）逐漸普及，新制車輛也逐漸將其中壹個蹲廁改為安裝坐廁。在更後期制造的37型餐車更設有無障礙洗手間，供有身體障礙的乘客使用。
除了洗手間外，0系部分車廂內也設有電話亭、飲水機和售賣紀念品的商店。
座椅構造
日本國鐵時代0系的各種座椅：（由上至下）普通車廂座位（初期型、後期型）、綠色車廂座位（初期型、後期型）
為了增加列車的載客量，0系的普通車廂（1969年前稱為二等車廂）采用每行3+2的座位配置（靠海壹邊為3個座位），使普通車廂壹直都比較擠迫。另外，由於開業前曾有將普通車廂命名為銀級車廂、綠色車廂命名為金級車廂的提議，因此絲絨椅套的顏色也有作出配合：普通車廂為灰色或藍色，綠色車廂為橄欖金色。
初期制普通等車廂均采用固定式座位（型號：W-12、W-70），當列車的行駛方向改變時，準備時需將所有椅背推到面向列車前進的方向，以避免乘客逆向乘車造成不適。其後第14－29批車輛的座椅使用了更高的椅背來提升舒適度。1981年起生產的2000番臺車輛則改采東北新幹線用200系的橙色可旋轉及可調整角度的座位。但由於靠海壹邊的3人座位太闊而不能在車廂內旋轉，經乘客問卷調查後決定將3人座位固定，分別面向車廂兩端（日本稱為“集団離反型”配置），令列車前進時始終有壹半乘客面向前進的方向。同時，已投入服務的車輛也順次更換新座椅。被拆除的固定式座椅其後被用作在來線車輛的優先席，令優先席有“銀色座位”的別稱。座位距離方面，初期制和1000番臺車輛為940毫米，2000番臺車輛則擴闊至980毫米。
日本國鐵民營化後，接手經營的JR東海和JR西日本均有提升座位的質素。其中JR東海將其用於“回聲”號班次的Y和YK編組中部分普通車廂（9－12號車）提升至每行2+2的配置，並改為對號座位車廂。而JR西日本則將SK編組（2008年時為R編組60番臺，6輛編組）所有座位均提升至每行2+2的配置，然後投放在新開設的“西日本光”號班次。由於更換座位時沒有更改車廂門戶的位置，因此門戶不是正對著通道的中央。
綠色車廂（1969年前稱為壹等車廂）在投入服務時已采用每行2+2的座位配置，座椅（型號：R-25）均可以調整角度及旋轉。和普通車廂的座椅壹樣，1981年起逐漸改用200系綠色車廂的酒紅色座椅（型號：R-32）。綠色車廂的座椅距離為1,160毫米。 除了興建新路線方面有爭論外，新幹線車輛所采用的動力方式也曾引起爭論。當時因為日本鐵路的長距離列車班次普遍使用鐵路機車來拖行其他無動力客車（即動力集中式），日本國鐵內部也有不少人支持新幹線列車采用這種動力方式。但島秀雄早在二戰前就對動力分散式設計進行研究，深切明了將動力模組分散在每壹輛客車上能平均分配各車輛對路基的壓力，除了比較適合日本脆弱的地質，更能節省建築成本和路線維護開支。因此島秀雄決定采用動力分散式設計。
0系列車采全動車編組，車輛采用兩輛為壹單元的編組。設計極限容許在其中壹個單元故障時，列車仍能以時速160公裏駛上斜率25‰（千分之25，即每前行壹公裏就上升25米）的軌道。這也成為日後所有新幹線車輛的設計標準。
此外，由於列車高速運行時需要更長的距離才能完全停定（在來線車輛：600米，新幹線車輛：2.5公裏），單靠駕駛的判斷也未必能及時避免意外發生。因此日本國鐵開發了自動列車控制裝置（ATC），除了協助駕駛調節車速外，當列車超速時，系統能強制減速，以確保行車安全。此外，為了更有效管理路線的日常運作，日本國鐵也開發了調度集中系統（CTC），將監察和管理線路上列車運行的工作統壹由位於東京站附近的控制中心負責。
[編輯]電動機
初期制造車輛的主電動機為MT200型直卷整流子電動機，連續靜態輸出功率185千瓦（415 伏特，最大靜態輸出：204千瓦，轉速為每分鐘2,200圈），是日本當時功率最強的電力動車組用電動機。每輛車均安裝四臺電動機，即每輛可提供740千瓦（≈1000匹馬力）動力。性能方面，以0系全動車編組，平路上極速為時速235公裏，在駛上斜率10‰的斜路時亦有時速196公裏的極速。第4批車輛（1966年出廠）改用強化了絕緣設計的MT200A型。其後第15批車輛（1973年出廠）為了應付山陽新幹線隧道較長的環境和因車站距離縮短而需要更大的加速率，采用輸出功率更高（最大靜態輸出：225千瓦）的MT200B型。
[編輯]轉向架
0系轉向架
列車高速運行時，傳統的轉向架會左右震動，除了減低舒適度外，更有翻側的危險。因此開發人員最終決定開發新幹線專用的轉向架。
0系的轉向架為DT200型（後期制造車輛采用改良型DT200A），是新幹線用轉向架的原始設計。轉向架以鋼板焊接組合而成，軸距長2,500毫米，較在來線車輛的轉向架長400毫米。車輪直徑910毫米，邊沿部分的斜率也較在來線車輛的車輪少。這些設計均能加強轉向架在高速情況下的穩定性。此外，日本國鐵在轉向架加上軸彈簧和空氣彈簧，以加強轉向架和車廂的穩定性。 軸彈簧 軸彈簧的設計參考了由德國國鐵棉登研究所在二戰前為客車開發，其後成為德國國鐵標準的棉登式軸彈簧。日本則於二戰後的1960年由住友金屬工業自行生產。0系采用的軸彈簧則以此為基礎作出改良，加入對前後方向和左右方向的彈簧，以吸收轉向架分別在加減速和高速運行時的擺動。這種軸彈簧按開發者姓名的第壹個字母命名為“IS式”。 空氣彈簧 空氣彈簧采用由日本國鐵自行開發和改良，在日本國鐵車輛普遍使用的橫隔膜式空氣彈簧。除了能在行駛時吸收車廂的微細振動，在乘客上下車時更能自動調節車廂的高度。相對於以往的鐵路車輛，0系的空氣彈簧直接安裝在轉向架上，令彈簧的阻尼值和復原性更佳。 同時，由於列車需要長時間高速運行，車軸的軸承采用潤滑油式軸承，是首款采用的日本鐵路車輛。至於制動系統，請參閱控制及制動系統段落。
[編輯]電源
0系的菱形受電弓和其後加裝的受電弓蓋
0系車輛的電力來源是沿線的高架電纜，經車上的變壓器把25,000伏特交流電降壓後，可供車上大部分設備使用。至於需要以直流電電源運作的設備，其電源則會再經以矽制成的整流器處理後，才輸入那些設備內。日本在1960年代初已開始在交流電用電力機車和交直流兩用電力動車組上安裝車載整流器，已有壹定經驗。
受電弓采用交差型框架設計，為日本鐵路車輛首次采用的設計，目的是減低列車行駛時受到的空氣阻力。但由於兩個原因，令0系成為新幹線車輛中唯壹沒有在車輛間安裝特高壓引通線的車輛： 東海道新幹線開業時，由於站內不能以同壹相位供應電力給兩條相反方向的路線，故采用以升壓器作為長距離輸送電力的方式（日本稱為“BT饋電方式”）。如列車間安裝了特高壓引通線，當列車在中性區加速，軌道上沒有列車和高壓電纜間完成回路的電線，結果令受電弓和電纜產生電弧而燒斷電纜。這個問題其後透過引進以自動變壓器作為長距離輸送電力的方式（日本稱為“AT饋電方式”）來解決站內電力相位不同問題，同時也取消了中性區。 當解決站內電力相位不同問題後，日本是有技術和設備可在0系車輛間安裝特高壓引通線。可是，因為0系的空調安裝在車輛頂部（肉眼看見的車輛頂蓋只是空調裝置的頂蓋而已），在0系車廂之間安裝特高壓引通線會產生絕緣問題和令修理空調的程序變得復雜，故最終日本國鐵放棄改裝計劃。 結果，取而代之的是每單元均安裝壹臺受電弓，讓0系成為東海道、山陽新幹線單壹列車擁有最多受電弓的型號。其後的100系和其他系列車輛均只需安裝2臺受電弓。
JR西日本旗下的NH82編組是唯壹有預留特高壓引通線安裝空間的0系列車，而其車廂間的電線蓋就成為此列車的最大特征。但最終JR西日本也沒有為此列車安裝特高壓引通線。
[編輯]控制及制動系統
由於0系以兩輛車為壹個單元，因此電動機控制器也是每兩輛***八臺電動機***用壹個。控制器采用低壓接點控制方式，是已在交流電用電力機車實驗過的技術。電力被降壓後不是被直接輸入電動機，而是輸入控制器，透過控制器對輸入電動機的電力進行調整，從而達到控制的效果。和類似的高壓接點控制方式比較，低壓接點控制方式不需要大型變壓器，有利0系減輕車體重量。至於不采用當時普遍的弱勵磁控制方式，則是因為列車可以從變壓器自由地獲得電壓，不需要像電阻式控制壹樣，考慮減速時發動機產生的電壓不足，令控制器承受巨大的電壓差。經實驗測試，這個控制器的最高可控制的速度是時速167公裏，更高的速度控制則需由自動列車控制裝置經制動系統調節。
0系的基本制動系統是碟式制動系統，制動碟外層為鑄鋼，內層則為燒結合金，由高壓空氣推動。但由於高速行駛時使用碟式制動會令制動碟和車輪強烈摩擦，除了會產生大量熱能，也會大大減低制動碟和車輪的壽命。因此0系的制動系統還加入了發電制動方式，減速時讓電動機變成發電機，將車軸的動能轉化為電能，為車上的電阻器的散熱扇提供能源。這種制動方式先前也曾在在來線車輛上應用，也同樣主要用於列車在高速行駛時。此外，設計人員曾為0系設計各式各樣的緊急制動系統，包括讓“光前頭”可以在緊急時利用液壓系統向前伸出，像飛機的減速板增加空氣阻力起減速之效；又或者可以在車側設置減速版。但是這樣的減速會引起令乘客不適的震蕩和噪音，更會在車廂內產生過大的反作用力，因此棄用。
0系的制動系統曾出現新舊車輛不相容的問題。由於前述的多種原因，日本國鐵以新制的1000和2000番臺車輛取代老化的0番臺車輛。但兩者轉換制動系統（發電制動←→碟式制動）的速度有異，0番臺車輛為時速50公裏，1000和2000番臺則為時速30公裏。結果當兩者混編時，0番臺車輛的發電制動失效時，1000和2000番臺車輛的發電制動仍能正常運作，結果令後方0番臺車輛停止減速，沖前撞向前方正在減速的1000和2000番臺車輛。因為這個問題，曾令車長下車時失足跌倒受傷，車廂內的飲料翻倒。事件起初於1994年被報道，當時JR東海聲稱“車勾能承受逾100噸的撞擊力，故沒有問題”，反而受到乘客的強烈反彈。其後事件被傳媒廣泛報道，當中更有不少誇大問題和歪曲事實的報道。發現問題所在後，JR東海和JR西日本最終決定將所有車輛轉換制動系統的速度統壹為時速30公裏，才解決問題。