0系由日本國有鐵道（日本國鐵）設計，並由六家公司（日本車輛製造、川崎重工業、近畿車輛、日立製作所、汽車製造（1972年和川崎重工業合併）、東急車輛製造（1970年加入））承造。在1963年至1986年間，分38批共生產了3,216輛，至今仍是產量最高的新幹線車輛。
國鐵分割民營化後，0系被分配給繼承東海道新幹線和山陽新幹線的東海旅客鐵道（JR東海）和西日本旅客鐵道（JR西日本）繼續服務。雖然後來新幹線車輛一直有新型車輛登場，但0系並沒有完全退役，並繼續在山陽新幹線維持有限度的服務。2008年11月30日，服務44年的0系完全退出定期服務，並在同年12月14日服務最後的告別班次後正式退役。
0系的設計在當時是非常創新和具有速度感。採用和飛機（特別是客機）相似的車頭，加上藍色和白色為主色的簡潔塗裝，令人留下深刻的印象。另外，由於是首代是新幹線車輛，加上長時間服務，0系在國內外都是新幹線，甚至是日本的象徵。在日本國內，不少新幹線有關的指示牌都會被加上0系正面的繪圖。在其他地區，不少人收到的日本明信片都是0系（或其後的100系）在富士山下駛過的圖片。此外，0系也被視為日本戰後經濟快速增長時代的象徵。
除了日常服務外，0系也常常被日本皇室徵召，供皇室人員使用和招待國賓。前日皇裕仁、英女王伊莉莎白二世、已故中華人民共和國領導人鄧小平等多國領導人均曾是0系的座上客。此外，0系也是不少日本電影、電視劇和小說的題材。
