東北新幹線の終点である新青森駅までの区間、さらにはそれに接続して札幌までを結ぶ区間が、整備新幹線となっています。

東北新幹線区間である八戸−新青森間は、平成10年に着工されました。距離は81.8km、途中には七戸駅一駅だけが建設されます。この区間も、全線「フル規格」での建設です。

やはり、全区間のうち49.9km・約61％がトンネルとなり、七戸−新青森間には約26kmの八甲田トンネルがあります。これが完成すると、日本一長い陸上トンネルの座は岩手トンネルから移ることになります。

八戸・新青森両駅は在来線に併設される駅となりますが、新青森は現在の青森駅ではなく、新幹線の接続駅となることを前提に、奥羽本線に昭和61年に設置された駅で、青森駅からは3.9km、電車で約4分離れた所にあります。
現在は住宅地の中の駅で無人駅ですが、青森市を含めて駅前を再開発をすることになっています。
また、七戸駅は七戸町の「道の駅しちのへ」隣接地に設置され、在来線とは接続しない単独駅となります。こちらも、十和田湖などへの基地とすべく、駅前にバスターミナルや駐車場などを設ける計画です。

この区間は現在工事中で、完成予定は当初2012年頃、と言われていましたが、最近これを前倒しして2010年頃までには開通させる計画で工事が進められています。

現在開業している盛岡−八戸間の最高速度は時速260km（盛岡以南は275km）ですが、JR東日本では新青森開業時には時速300kmでの運転を開始する計画で、そうなると東京−新青森間でも3時間を切る運転が可能となります。


新青森駅は、東北新幹線の終点であると共に、北海道新幹線の起点ともなります。
北海道新幹線の計画では、青森−函館−札幌−旭川ですが、このうち青森（新青森）−札幌間が整備新幹線に昇格し、2005年に着工されました。

ルートは、新青森を出発し、奥津軽駅（仮称）を経て青函トンネルに入り、それを抜けてからは木古内駅、新函館駅、新八雲駅（仮称）、長万部駅、倶知安駅、新小樽駅を経て札幌まで、全長360.1kmです。全線「フル規格」での建設です。
このうち、青函トンネル区間は、建設時にすでに新幹線の規格で作られていて、あとはもう一本標準軌用のレールを敷くなど改良をするだけの状態です。

奥津軽駅（仮称）は、現在の海峡線津軽今別駅が名称変更されるもので、津軽線の津軽二股駅に隣接しています。
北海道に渡り、最初の駅の木古内駅も現在の海峡線（江差線）に設置されます。その前に、現在の海峡線には知内駅があります。現在の計画では新幹線駅が設置される予定はありませんが、そうなると停車する列車がなくなってしまうため、駅が設置される可能性もあります。

新函館駅は、現在の函館線の渡島大野駅が改称されるもので、現在の函館駅とは離れた場所になります。
新八雲駅（仮称）は新幹線単独の新設駅で、現在の八雲駅よりも少し内陸の方に設置されます。長万部駅、倶知安駅は共に在来線併設の駅です。
新小樽駅（仮称）も、新幹線単独の駅となり、在来線の小樽築港駅よりに新設されますが、在来線とは接続せず少し離れた場所になります。
そして、札幌駅となります。札幌駅は在来線併設の駅で、ホーム上で北海道各地への特急へ乗り換えができる構造にする計画です。

北海道新幹線開通時には、かなり高速で走行できる車両を導入する予定で、もし時速360kmで運転したとすると東京−札幌間は3時間40分台で結ぶことができ、航空機ともかなり競争ができることになります。また、航空機に比べて雪にも強いため、定時性も保たれます。