迷你新幹線

以這種方式興建的鐵道路線在名稱上雖被稱為「新幹線」，但是是以在來線的法規規範。隧道和電氣設備基本沿用了原來的系統，只是在原有基礎將在來線窄軌拓寬成標準軌（一小部份路段是窄軌標準軌並存），其優點為縮短工期、節省經費，然而在來線的月台規格、路線標準、隧道淨空等層級較低，因此，必須研發比新幹線車輛小一號的車輛。由於只是把原先的在來線的窄軌拓寬成標準軌，因此沿線有平交道的存在，且有些路段僅單線須交會列車，使得對應的車速從東北新幹線的320公里/小時（直通秋田新幹線的列車）或275公里/小時（直通山形新幹線的列車），下降至130公里/小時。

到目前（2015年）為止有山形新幹線（奧羽本線福島～新）以及秋田新幹線（田澤湖線、奧羽本線盛岡～秋田）共兩條路線。在這路線上行駛的特急列車「翼」（）與「小町」（）亦被稱為「新幹線直行特急」。

為了應對沿線設施規格，迷你新幹線所使用的車輛規格普遍比標準新幹線小型，例如標準新幹線的車廂長度通常約在25m，迷你新幹線則介於20至23m之間；車寬方面，為符合在來線的路線、隧道淨空，也從新幹線的3380mm縮減為2945mm。除此之外，配置了靠站時使用的自動收折車門台階，以及25000與20000伏特複壓供電設備等，也都是為了迷你新幹線較為複雜的運作需求而增加的設備。

使用中車種：

• E3系1000番台、2000番台：分別於1999年與2008年啟用，主要用於山形新幹線。
• E6系：2013年時啟用以取代E3系0番台的秋田新幹線用車輛。
• E3系700番台：雖然E3系0番台車輛已從秋田新幹線退役，但其中一列R18編組的列車經過改造以後重新改編號為700番台，以作為觀光列車「Toreiyu翼號列車」（）的用車。Toreiyu翼號主要是臨時觀光列車的定位，行駛在山形新幹線福島至新間路段。

過往使用車輛：

• E3系0番台：原秋田新幹線用車輛（1997年至2014年間），2013年起逐步被E6系汰換。
• 400系：原山形新幹線使用車輛（1992年至2010年間），2008年起逐步被E3系2000番台汰換。

未來預定使用車輛：

• E8系：預定2024年啟用。