現在的日本，夜行列車幾乎已經滅絕。除了遊覽列車外，定期列車只有「サンライズ瀬戸」和「サンライズ出雲」兩班列車。
在日本，定期夜行列車僅在在來線上運行。然而在國鐵時代，曾經考慮過在新幹線上運行夜行列車的可能性。
在山陽新幹線開通前，國鐵曾考慮在東京和博多之間運行夜行新幹線。這裡的挑戰在於確保軌道的維護工作時間。新幹線在午夜到早上六點之間不運行，這段時間被用作維護作業。如果在此時間段運行夜行新幹線，就無法保證白天時速200公里以上列車的行駛安全。於是國鐵考慮只使用上行或下行的某一條線來運行夜行新幹線，並在未使用的另一條線上進行維護作業。
然而，假如東京和博多之間完全採用單線操作，夜行新幹線只能在上行或下行一個方向運行。國鐵為了這個問題，除了設置考慮需求的車站外，還設置了擁有待避線的西明石和相生兩個車站。這四個車站包含這兩個車站，被設置為列車交會站，以便上下列車能互相交會。
根據國鐵本社山陽新幹線建設部工事課長斎藤徹所記載的「山陽新幹線的計劃概要與施工中的問題點」，夜行新幹線的運行本數為上下各12班，東京和博多之間的所需時間為10小時，維護作業相鄰線的行駛速度則計劃為時速110公里。基於這些資料比較考量了四個方案，最終選擇了下行列車在車站停車時，上行列車每隔5分鐘依次超越的方案。在這個方案中，下行列車的退避站包括新大阪、西明石、姫路和相生四個車站。每個車站將下行列車停靠三班，以便讓上行列車通過。
此外，1973年落成的試驗車輛961型車中，部分車輛設有臥鋪設備。這個設備也是為了未來實現夜行新幹線的目的。
夜行新幹線的運行構想甚至反映在車站設施中，但最終卻被放棄。這是由於深夜的噪音對策等原因。進入1970年代後，全國範圍內開始意識到環境問題，新幹線也因此發生了「名古屋新幹線訴訟」。在這種情況下，夜行新幹線的計劃被淡化，最終未能實現。
至今，定期列車夜行新幹線尚未實現，但作為臨時列車在一些時期內曾運行過幾次。
例如，2002年FIFA世界盃舉行期間，上越新幹線和東海道新幹線在本來不應運行新幹線的午夜至早上六點期間，設置了臨時列車。此外，2021年東京奧運會期間，也計劃運行從仙台站於0時45分出發，於東京站4時20分到達的「やまびこ」。然而，由於當時新冠病毒的嚴重影響，為了避免鐵道迷非為觀賽目的而湧入此列車，最終運行被取消。