全能型的新幹線戰士。使用武器為「閘口斬擊劍」，必殺技為「金色能量炮」，腳部配備推進器，使其能夠高速移動。新幹線模式為新幹線E5系。初次登場於第1話。
全能型的新幹線戰士。使用武器為「閘口斬擊劍」，必殺技為「金色能量炮」，腳部配備推進器，使其能夠高速移動。新幹線模式為新幹線E5系。初次登場於第1話。
新幹線戰士E5隼號的後繼機，是針對合適率100％以上的駕駛員所開發的機體。使用武器為「閘口刀」，必殺技為「雙重金色能量炮」。新幹線模式同樣為新幹線E5系。初次登場於第61話片尾，正式登場於第64話。
速度型的新幹線戰士。使用武器為「平交道射擊槍」，必殺技為「平交道大炮」。新幹線模式為新幹線E6系。初次登場於第1話，正式登場於第4話。
力量型的新幹線戰士。使用武器為「車輪金鋼鑽」，第37話起必殺技為「車輪金鋼鑽 力量/強力模式」。新幹線模式為新幹線E7系。初次登場於第1話，正式登場於第5話。
使用武器為遠近兩用的紅色「欄杆手裏劍」，可變化為近距離攻擊的「苦無模式」和遠距攻擊的「手裏劍模式」。新幹線模式為新幹線E3系1000番台。在原著中稱為「新幹線戰士E3翼號火焰飛翼（シンカリオン E3 つばさ フレアウィング，暫譯）」。初次登場於第10話。
適合近距離攻擊。必殺技為「飛天雙重刺」。新幹線模式為新幹線N700系1000番台（N700A）。初次登場於第12話。
新幹線H5系隼號變形而成的寒冷地仕様「新幹線戰士」。其全長為26.5米，重量為100噸（在舊版本中，全長為40米，重量為100噸）。除了顏色之外，該機體的基本性能和武器與E5系隼號相同。然而，H5系隼號內部搭載了名為「夕張・加熱系統」的發熱系統，使其能夠在寒冷地區進行作戰。
唯一能夠飛行的新幹線戰士。必殺技為「集電弓箭」。特點是配備了「燕翼」和「副翼」2種翅膀。新幹線模式為新幹線800系1000番台（新800系）U007編組。初次登場於第21話。
新幹線500系回聲號變形而成，以高出力為特點的新幹線戰士。該機體為四輛編成，全長27米，重量120噸。其武器包括攻防一體的「導彈盾牌」以及可變形為步槍或狼牙棒的「信號之矛」。在進行合體時，信號之矛會與合體對象的武器結合，形成更強力的武裝，提升戰鬥力。
使用武器為「信號機矛槍」和「飛彈防護盾」。外型類似新世紀福音戰士裡的EVA 初號機。新幹線模式為新幹線500系7000番台V2編成。在原著中為新幹線超進化研究所與特務機關NERV共同緊急開發的新幹線戰士。第31話登場。
特指下面3機新幹線戰士，由京都分部與門司分部共同開發，外型相較於其他新幹線戰士矮小，每機只由一節車廂變形而成。可進行特殊的合體方式「三重合體」。設定中可變形成推進器加掛於其他新幹線戰士背上，稱為「巨型推進器模式」（ギガブースターモード，暫譯）。必殺技為「進化劍」。新幹線模式為新幹線700系3000番台。初次登場於第34話。
新幹線700系光號鐵道之星變形而成，擅長射擊的新幹線戰士。全長19米，重量45噸。其主要武器是「叮叮槍」。
當與E6系小町號進行合體，成為「Giga Booster」時，叮叮槍會與「道口槍」合體，進一步強化為「三重道口槍」，提升武器的威力。
必殺技為「動輪鎚」。新幹線模式為新幹線N700系7000番台。初次登場第34話。
使用武器為能夠變形的「鐳射武器」，透過槍型的「鐳射爆能槍」和劍型的「鐳射激光劍」兩種型態的變化，能夠對付各式各樣的敵人。配備「檢測鐳射防護盾」以及「鐳射掃描」。新幹線模式為新幹線923形T4編組。初次登場於第36話，正式登場於第38話。
使用武器為「鐵軌槍」和「電車線刀」新幹線模式與黃博士同樣為新幹線923形T4編組，但是完全不同的機體，二機間並無直接關連。初次登場於第72話片尾，正式登場於第73話。
新幹線模式為黑色新幹線，擁有未知性能的新幹線戰士。除了通常形態外，還具備「龍騎模式」和「狂戰士模式」兩種形態。其全長與重量分別為：通常形態下為26.5米、100噸，龍騎模式下為19.5米、150噸，而狂戰士模式下則為34米、120噸。該機體配備了包括「暗黑閘口斬擊劍」、「暗黑平交道射擊槍」、「暗黑車輪金鋼鑽」、「暗黑欄杆手裏劍」在內的七種武器，並擁有必殺技「死亡大十字」，在狂戰士模式下則會變為「地獄大十字」。
這台新幹線戰士為四節車廂編成，其中第三節車廂為可電動行駛的單元。在電視動畫第一季的早期便登場，並在作為玩具發售後一度成為暢銷商品，甚至出現供不應求的情況。在劇中，這台新幹線戰士後來進化為「黑色新幹線戰士 紅」。
第55話車長寶進入黑色新幹線戰士後使其進化產生的全新型態。使用武器為「超級黑暗閘口斬擊劍」，必殺技為「死亡能量炮」。特點為速度增快為原本的三倍。新幹線模式為沒有黑色粒子包覆的黑色新幹線。初次登場於第55話。