Die Rückseite des ersten englischsprachigen Stundenplans mit dem Tokaido Line Shinkansen Service, der am 1.Oktober 1964 gestartet wurde.
Der Vorgänger für die Linien Tokaido und Sanyo Shinkansen wurde ursprünglich Ende der 1930er Jahre als normalspuriger Dangan Ressha (Hochgeschwindigkeitszug) zwischen Tokio und Shimonoseki konzipiert, der neun Stunden dauern würde, um die fast 1.000 Kilometer lange Strecke zwischen den beiden Städten zurückzulegen., Dieses Projekt wurde als erster Teil eines ostasiatischen Schienennetzes geplant, das Japans Überseegebiete bedient. Der Beginn des Zweiten Weltkriegs brachte das Projekt in seiner frühen Planungsphase zum Stillstand, obwohl drei Tunnel gegraben wurden, die später auf der Shinkansen-Route verwendet wurden.
Bis 1955 war die ursprüngliche Tokaido-Linie zwischen Tokio und Osaka überlastet. Auch nach der Elektrifizierung im nächsten Jahr war die Strecke mit großem Abstand die verkehrsreichste im japanischen Eisenbahnnetz, und die Nachfrage war mehr als doppelt so hoch wie die derzeitige Kapazität., 1957 wurde ein öffentliches Forum organisiert, um „Die Möglichkeit einer dreistündigen Bahnfahrt zwischen Tokio und Osaka“ zu diskutieren.“Nach umfangreichen Debatten beschloss die japanische National Railways (JNR), eine neue Normalspurlinie neben der ursprünglichen Schmalspurlinie zu bauen, um sie zu ergänzen. Der damalige Präsident der JNR, Shinji Sogō, begann zu versuchen, Politiker davon zu überzeugen, das Projekt zu unterstützen., Sogō erkannte die hohen Kosten des Projekts aufgrund des Einsatzes neuer, unbekannter Technologien und der hohen Konzentration von Tunneln und Viadukten frühzeitig und entschied sich für weniger staatliche Mittel als nötig.
Der Rat billigte den Plan im Dezember 1958 und stimmte zu, 194,8 Mrd. Yen von den 300 Mrd. Yen zu finanzieren, die über einen fünfjährigen Bauzeitraum benötigt wurden. Der damalige Finanzminister Eisaku Satō empfahl, den Rest der Mittel aus nichtstaatlichen Quellen zu beziehen, damit politische Veränderungen keine Finanzierungsprobleme verursachen würden., April 1959 unter Sogō und Chefingenieur Hideo Shima mit dem Bau der Strecke. 1960 wurden Shima und Sogō in die Vereinigten Staaten geschickt, um Geld von der Weltbank zu leihen. Obwohl die ursprüngliche Anfrage 200 Millionen US-Dollar betrug, kamen sie mit nur 80 Millionen US-Dollar zurück, was immer noch ausreichte, um 15% des Projekts zu finanzieren, und konnten das Darlehen nicht für „experimentelle Technologie“verwenden. Schwere Kostenüberschreitungen während des Baus zwangen beide zum Rücktritt. Die Eröffnung war zeitlich auf die Olympischen Sommerspiele 1964 in Tokio abgestimmt, die dem Land bereits internationale Aufmerksamkeit geschenkt hatten., Ursprünglich hieß die Linie die neue Tokaido-Linie auf Englisch. Genau wie die ursprüngliche Eisenbahnlinie ist sie nach der Tokaido-Straße benannt, die seit Jahrhunderten genutzt wird.
Anfangs gab es zwei Dienste: Der schnellere Hikari (auch Super Express genannt) machte die Reise zwischen Tokio und Shin-Osaka in vier Stunden, während der langsamere Kodama (oder der Limited Express) mehr Haltestellen machte und fünf Stunden brauchte, um dieselbe Route zu fahren. August 1964 wurde ein Testlauf durchgeführt, der einen Hikari-Dienst simulierte., Der Lauf, der vom damaligen JNR-Präsidenten Reisuke Ishida als „sehr erfolgreich“ eingestuft wurde, wurde auch von NHK im Fernsehen übertragen. Am 1. Oktober desselben Jahres wurde die Strecke offiziell eröffnet, wobei der erste Zug, Hikari 1, mit einer Höchstgeschwindigkeit von 210 km/h von Tokio nach Shin-Osaka fuhr. Im November 1965 wurden beide Dienste um eine Stunde beschleunigt, um ihre aktuellen Zeiten von 3 Stunden für die Hikari und 4 Stunden für die Kodama zu erreichen.,
1988, ein Jahr nach der Privatisierung von JNR, initiierte die neue Betreibergesellschaft JR Central ein Projekt zur Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeiten durch Verbesserung der Infrastruktur und ein neues Zugdesign. Dies führte zum Debüt der 300-Serie und der Nozomi, dem schnellsten Service der Linie, der zweieinhalb Stunden dauerte, um die Strecke mit einer Höchstgeschwindigkeit von 270 km/h (170 mph) am 14.
Ein neuer Shinkansen-Halt am Bahnhof Shinagawa wurde im Oktober 2003 eröffnet, begleitet von einem großen Fahrplanwechsel, der die Anzahl der täglichen Nozomi-Dienste erhöhte., Anfangs hielten bestimmte Nozomi-und Hikari-Dienste nicht am Bahnhof an, wobei einige entweder Shinagawa oder Shin-Yokohama übersprangen und die Vielzahl von Diensten an beiden Halt machte. Ab März 2008 halten alle Züge an beiden Bahnhöfen. Eine weitere Station sollte 2012 eröffnet werden, um Rittō, eine Stadt zwischen Maibara und Kyoto, zu bedienen. Der Bau begann im Mai 2006, aber das Projekt wurde im nächsten Jahr aufgrund des politischen Widerstands der Regierung der umliegenden Präfektur Shiga und des Obersten Gerichtshofs Japans, der die ¥4 entschied, abgesagt.,35-Milliarden-Anleihe, die die Stadt zur Finanzierung des Baus ausgegeben hatte, war illegal und musste annulliert werden.
Der nächste Speedup, der durch verbesserte Bremstechnik die Höchstgeschwindigkeit auf aktuell 285 km/h erhöhte, wurde 2014 angekündigt und am 14. Zunächst würde nur ein Dienst pro Stunde mit dieser neuen Geschwindigkeit ausgeführt. Nach dem Austausch der älteren, langsameren 700-Serie durch die N700-Serie im März 2020 war ein neuer Zeitplan geplant, der die Geschwindigkeitssteigerung mit mehr Diensten ausnutzt., Die COVID-19-Pandemie verzögerte diese Pläne jedoch weiter, da der Service vorübergehend gekürzt wurde.