博多開業時、東京〜博多間は最速列車で６時間56分、場合によっては８時間運転となり、列車によっては２食帯（朝・昼または昼・夜）に及ぶため、食堂車が設置された。食堂車は昭和48年の９６１形試作電車によって試作され、昭和49年の36形に反映された。
照明は、窓上の蛍光灯（と思う）による間接照明と、テーブルの真上の天井にあるダウンライト（白熱電球と思う）による照明。内壁も縦縞模様が入り、通路上にはじゅうたんが置かれ、０系としては豪華な雰囲気となった。
車体幅が広いことを生かし、山側に通路を設置し、食堂と独立させた。在来線では食堂内を通り抜ける形となっていたので、落ち着いて食事が摂れないと考えられたためである。当初は通路との壁に窓がなかったが、富士山が見えないとのことで、昭和54年にＮH10編成の食堂車通路壁に窓を開けて試験した所好評だったため、昭和55年以降全食堂車に窓が開けられた。この工事は通称「マウント富士」と呼ばれた。
テーブルは合計14個、１テーブルにつき海側２人、山側４人。そのうち一番奥の博多寄り１列は固定椅子・固定テーブルとなり、ちょっとした仕切りで仕切られた。主に予約席として使われたらしい。その他は回転椅子となったが、椅子は車号が奇数のものについてはオレンジ、偶数はブルーとなった。初期のものについては、山側のテーブルは亀甲形で１本脚、海側は亀甲の半分となり、壁据えつけとなった。通常室のテーブルは後年長方形のものに交換されたらしい。
日除けとして横引きの布のカーテンが設けられたが、ガイドレールがカーテンの上下に付けられている。
厨房は合理的な設定がなされた。加熱には火を使わず、電熱器や電子レンジを用いた。また、電熱器上部には煤煙が客室内に流れないようにする天蓋が設けられた。この部分は空調装置の音が異なるのも特徴である。食器の洗浄には自動食器洗い機・超音波洗浄器が使われ、水の消耗を少なくした。
それでもなお水を多く使うことから、天井に２個所、床下に２個所水タンクが設けられた。排水は垂れ流しにはせず、一旦タンクに貯めた後、主要駅（名古屋・岡山）の線路８号車付近の排水口(食堂車使用開始と共に設置)に向けて、停車中に排水するようにした。
食堂従業員便所は隣接する27形を用いることとして、機器類の一部も27形に設置された。そのため、36−27形はペアでないと運用出来ないようになっている。
食堂車は営業担当会社別で腕を競っていた。そのため、昭和53年からは時刻表に食堂担当会社を記載するようになった。
食堂車は年々減少していったが、ＪＲ西日本では「ひかり」編成の普通車アコモ改善と合わせて、食堂車も「グランドひかり」並に改装されたものが現れた（36-1,36-56）。しかし、食堂車自体が廃止の方向に向かい、改装された車も短期間しか食堂車としての機能を果たさなかった。
０系の食堂車営業は平成７年１月16日が最終日だった。本当は平成７年春まで残る予定だったが、阪神・淡路大震災を受け食堂要員の配置が出来なくなったため、地震の発生した１月17日以降は中止、そのまま廃止となった。
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