中央新干线东起东京的品川站，向西行经神奈川县、山梨县、长野县和岐阜县，到达名古屋，途中分别在神奈川的相模原市、山梨的甲府市、长野的饭田市与岐阜的中津川市设站。东京至名古屋的路段约286千米，为了减少噪音和解决用地问题，此段86%的路轨位于地下，地上路段仅40千米，并在东名阪等三大都市圈的路段使用大深度地下的方式贯通。两大端点站也都深入地下，东京端的品川站深达地下40米，长宽各约为1,000米及60米，名古屋站则深约30米。
中央新干线长野段三方案比较图方案 | 走线 | 长度 （千米） | 造价 （日圆） | 行驶时间 （东京－名古屋） |
|---|---|---|---|---|
A路线 | 木曾谷 | 334 | 5.63兆 | 46分钟 |
B路线 | 伊那谷（经伊那、饭田） | 346 | 5.74兆 | 47分钟 |
C路线 | 南阿尔卑斯（赤石山脉） | 286 | 5.10兆 | 40分钟 |
名古屋至大阪之间的中央新干线也在选线上遭遇过争议。原始规划中的该线是预定通过尚无新干线的奈良并设置车站，但已有东海道新干线服务的京都亦将磁悬浮高铁视为攸关地方观光振兴的重点建设。2012年初，京都的政商界一起向日本中央政府和JR东海争取改线，京都府及京都市市府亦于同年2月上呈一份报告书给中央，内文指出京都在观光客数量及主办展览次数上均高于奈良，JR东海于两周后强调进一步的规划仍将遵照原有构思，还表示中央新干线无法同时在京都和奈良设站。2013年11月，奈良县知事荒井正吾宣布他已从太田国交大臣方面获得证实，确认国交省打算选择奈良设站，而未采纳京都府市两方的改线要求。
关东车辆基地（暂定名称）将设立在神奈川县相模原市绿区鸟谷附近，位于神奈川县站（暂定名）名古屋站方向的一侧 [2]。
中部综合车辆所（暂定名）将设立在在岐阜县中津川市，位于岐阜县站（暂定名）品川站方向的一侧 [2]。
中央新干线采用的列车为L0系高速列车，是由山梨实验线上测试的MLX01型磁悬浮列车衍生而来，其型号中的“L”和“0”分别取自“线性马达”（Linear）和“零排放”。该款列车利用超导体和冷却系统提供磁力，与路轨的线圈所形成的磁场产生相斥，使车体悬浮于轨道之上10厘米处，因而可以超高速运行，并由于两个磁场的作用力达到平衡、而使高度维持固定。除此之外，L0系列车的首、末节车厢具有15米长的车鼻、可进一步地缩小空气阻力。
中央新干线在设计上，一部分的用途是于天灾造成东海道新干线损害时，充当替代用的运输管道，并以早期地震警报系统、混凝土制防雨和防雪构造物来强化抗灾能力 [3]。此外，中央新干线在建造时，预计会因为隧道挖掘而使产生的废土达到5,680万立方米，若计入挖出的岩石和泥沙，则可达到6,234万立方米。在南阿尔卑斯山地区，25千米长的中央新干线隧道就预计会产生950万立方米的废土。
另一方面，中央新干线也存在有耗电问题，因为磁悬浮铁路所需的电力为东海道新干线的3倍。在高峰时段，中央新干线全线所需电量有27万千瓦，而其最高行车速度为一般新干线列车的1.7倍。以每趟列车的营运用电量而言，中央新干线的数据约3.5万千瓦·时，超越东海道新干线各班列车所需的1万千瓦·时。JR东海前社长山田曾表示用电问题将会透过技术革新而逐步获得解决。
1979年，9个都道府县（参加的自治体有东京都、神奈川县、山梨县、长野县、岐阜县、爱知县、三重县、奈良县、大阪府）成立了“中央新干线建设推进改革会”。 之后，该会于1988年及2009年先后更名为“线性中央新干线建设推进改革联盟”和现在的“线性中央新干线建设推进改革联盟”。为早日实现中央新干线，该会积极开展宣传启发活动、调查和请求活动，并每年召开一次线性中央新干线建设推进改革协会全体大会。 秘书处设在爱知县地区振兴部交通管理科，由爱知县知事大村英明担任主席。
此外，除东京以外的八个都道府县有“线性中央新干线建设促进XX都道府县成立协会”（其中XX是县名。此外，长野县亦有“线性中央新干线建设促进长野县委员会”，大阪府则有“线性中央新干线建设促进大阪委员会”）成立。
国会议员联盟包括由两党组成的线性中央新干线建设推进国会议员联合会（1988年成立，2008年更名）、线性中央新干线建设推进国会议员联合会（1978年由自民党成立，2008年更名），以及由民主党成立的“民主党线性中央新干线推进协会”（2008年成立）。
拥有东海道新干线的JR东海自成立以来一直积极从事磁悬浮建设，并于1987年7月成立了内部磁悬浮工作组。
1990年2月，时任运输大臣指示JR东海和日本铁路建设公共公司对全线进行地形和地质调查，以确定中央新干线的开发计划。JR东海称中央新干线为“中央直线快车”，并为其建设开展宣传活动，例如在东海道新干线的主要车站展示磁悬浮列车的全尺寸模型。
不过，当时JR东海积极参与磁悬浮列车的建设，而负责东京都市区常规线路和中央东线的JR东日本则表示质疑。
此后，东海道新干线实施了增加运力的措施，例如设立品川站，加上之后泡沫经济爆破，东海道新干线的运输量达到高峰后回落，使该线的运输供需紧张情况于更远的将来才会出现。这使JR东海的动作一度放缓。 但随着经济的复苏，2003年东海道新干线运输量又开始增加，JR东海再次着手建设采用线性系统的中央新干线。
在2005年日本国际博览会上，JR东海展出了“超导磁悬浮馆”。实际的 MLX01-1 列车在会场展出，参观者可以实际进入列车，会场亦有一个关于直线电机的展馆。
2006年9月25日，JR东海宣布将以自有资金3550亿日元投资建设山梨县磁悬浮试验线未建设路段，并按原计划延长至42.8千米。 同时，除了引入在过去的实验基础上提高经济性和耐久性的设备外，还将全面更新设施，设置接近实用、假定轨道位于地下深处的长列车。 该计划于2007年获得国土交通省批准，扩建工程于2008年5月30日开始。
2007 年 4 月 26 日，东海道新干线运输量创历史新高。2006 财政年度业绩摘要公布时，JR东海宣布了自己的倡议，即开发连接东京都心、首都圈、中部地区和关西地区的东海道新干线替代路线。作为促进和实现基地的第一阶段，制定了一项政策，旨在于 2025 年在首都圈-中部地区开始商业运营使用直线电机的中央新干线。因此，JR东海决定开始研究具体的建设方案、路线和建设成本。
2007年10月16日，JR东海宣布，估计总建设成本（包括购买东京和名古屋之间土地的费用）为4万亿至6万亿日元。 假设东京和名古屋之间的最短距离为280千米，每千米的平均建设成本估计为150亿至200亿日元。 此外，山梨县至长野县区间在南阿尔卑斯山区（赤石山脉）开凿隧道的计划已经启动，并开始了可行性研究。
2007年10月23日，JR东海决定在南阿尔卑斯附近进行地形地质调查。 目的是探索在南阿尔卑斯山为中央新干线修建隧道的可能性。 直线型中央快车建设推进协会制作的中央新干线的路线示意图中，为了避开长野县的南阿尔卑斯山而画了一条曲线，所以如果按照这个示意图建造的话，假设时间上会有损失。如果在南阿尔卑斯山修建隧道的话，路线几乎是笔直的，行进的距离也较短，因此所需时间比建设推进会设想的路线要短。随着隧道的建设，预计建设成本会上升，但 JR 东海表示，与在穿过诹访地区的 B 路线上建设相比，土地征用成本将更低。中央自动车道原计划以类似路线从东京穿过南阿尔卑斯山到达爱知县，现在的中央自动车道富士吉田线是旧计划的先期建设部分。
2007 年 12 月 25 日，JR 东海宣布将在东京都市区和中部地区之间修建中央新干线，并使用超导磁悬浮系统，作为东海道新干线的替代路线。 线路全长约290千米，工程总造价约5.1万亿日元，具体融资方式尚未确定。
2007 年 12 月 28 日，JR 东海将迄今为止被指定为“首都圈”的中央新干线的目的地缩小到三个车站：东京站、品川站和新横滨站，事实上《中部地区》透露，目的地预计是名古屋站。 还表明，这是为了通过与现有的东海道新干线连接并允许乘客轻松地在东海道新干线和中央新干线之间进行选择来增加便利性。 据时事通讯社报导，在东京都圈的候选车站中，最有可能的是作为东海道新干线等主要线路起点的东京站，或者JR东海正在努力打造的品川站。
2008年1月23日，日本共同社采访时任JR东海社长松本雅之。 松本社长在接受采访时表示，中央新干线开通后，计划增加现有东海道新干线的停靠点，使其与中央新干线区别开来，成为一条以生活为导向的铁路线。 中央新干线将中央新干线定位为城市间的超高速专线，并承担现行“希望号”列车的角色，中央新干线将能够增加其停靠的车站数量，预计提高沿线便利性。
2008年2月20日，时任JR东海会长的葛西嘉之在东京发表演讲，表示中央新干线的票价将比东海道新干线高出数百至数千日元。此外，他表示所有座位将是指定席，并不分“绿色”或“普通”等。
2008年7月3日，时任东海旅客铁道株式会社（JR东海）社长的松本正之召开记者会，表示认为品川站是中央新干线在东京都内的理想目的地。考虑到离东京市中心的距离与新干线的衔接后，东京端车站选址缩小到东京站或品川站，而在施工难度上，东京站更难，因此总站设于品川站更为理想。
2009 年 2 月 20 日，JR 东海宣布将在 2010 年招聘 1,030 名新员工，这是有史以来的最高数字，以确保人力资源，主要是技术职位，因为建设中央新干线所需的工作量将增加。
2009 年 6 月 18 日，JR 东海计算并公布了考虑中的 3 条路线的路线长度和建设成本（见上一节）。 这是 2008 年 12 月在国土交通大臣金子和义的指导下估算出来的。
2009 年 9 月 27 日，日本经济新闻报导称“如果 JR 东海将中央新干线延伸至大阪，总建设成本将达到 7-8 万亿日元。”。
2010年4月28日，JR东海宣布将于2027年开通东京至名古屋的中央新干线，比原计划晚了两年。 由于经济放缓，东海道新干线的使用量下降，JR东海对未来的资助计划进行了审查 [4]。
2011 年 5 月 20 日，国土交通大臣任命 JR 东海为中央新干线的运营商和建设实体 [5]。同年5月27日，国土交通大臣指示JR东海建设中央新干线 [6]。
2011年5月30日，JR东海首次宣布，考虑到与山阳新干线的便利性，将中央新干线的大阪站改为现在的新大阪站。
2022年1月30日，神奈川县站（暂定名称）所在的相模原市桥本站附近开设了展览和解说设施“相模原线性展台”，以加深沿线居民对中央新干线隧道挖掘工作的了解。
