Kế hoạch xây dựng tuyến đường sắt mới được hình thành vào năm 1971 bởi thủ tướng Tanaka Kakuei, người đã sinh ra tại Niigata. Có giai thoại phổ biến là ông đã vẽ ra tuyến đường sắt này bằng cách sử dụng một chiếc bút chì đỏ và vẽ trực tiếp lên bản đồ.[3] Quá trình xây dựng có chi phí 6,3 tỉ đô la,[4] nó được xây dựng để nhằm "tiến gần tới Tokyo hơn và thúc đẩy phát triển khu vực".[5]

Các thử nghiệm trên tuyến bắt đầu từ tháng 11 năm 1980, và đưa vào hoạt động chính thức vào ngày 15 tháng 11 năm 1982. Theo kế hoạch ban đầu, tuyến sẽ dừng tại bến cuối là Shinjuku, nhưng sau khi cân nhắc về kinh tế, Công ty Đường sắt Quốc gia Nhật Bản (JNR) đã cho hợp tuyến này với tuyến Tōhoku Shinkansen ở Ōmiya.

Tháng 9, 1991, tàu Shinkansen thế hệ 400 Series đã lập kỉ lục Nhật Bản về tốc độ: 345 km/h (214 mph) trên tuyến Jōetsu Shinkansen, và vào thán 12, 1993, tàu thử nghiệm STAR21 lập kỉ lục 425 km/h (264 mph). Tốc độ tối đa cho các tàu chạy thông thường trên tuyến là 245 km/h (150 mph) ngoại trừ đoạn giữa Jomo-Kogen và Urasa là 275 km/h (170 mph) sử dụng tàu thế hệ E2 series chiều về Niigata. Khu vực nội ô giữa Tokyo và Ōmiya là 110 km/h (70 mph).[6]

So với hiện tại, kế hoạch ban đầu quyết định tuyến Jōetsu Shinkansen khởi hành từ Shinjuku sẽ cần xây dựng thêm 30 km (19 dặm) đường sắt cao tốc từ Ōmiya. Tuy một số địa điểm đã thực hiện giải phóng mặt bằng dọc theo Tuyến Saikyō nhưng không có bất kì công trình nào được xây dựng.[cần dẫn nguồn]

Chính quyền tỉnh Niigata đề xuất xây dựng một nhà ga (bến cuối) mới để kết nối trực tiếp tuyến Shinkansen với cảng Niigata, cho phép hành khách di chuyển trực tiếp sang các tàu du lịch, phà, và đặc biệt là Sân bay Niigata. Tuy nhiên, kế hoạch này dự kiến hoàn thành vào tận giữa những năm 2040.[7]