時速２００kmの高速走行となると、トンネル通過時には客室の気圧が急激に変動、「耳ツン」が起こるようになった。気圧の変化は、時速２００kmにおいて約＋０．２〜−０．２気圧、トンネル内での列車すれ違いがあると＋０．３〜−４．５気圧となる。そのため、客室内は気密構造として「耳ツン」が起きにくくした。
当初は客室内のみの気密構造であり、デッキは気密ではなかった（客室内は１次気密、デッキは２次気密、便所等は気密外ともあった）。しかし、トンネル通過時などの気圧の変化により、デッキとの仕切り扉が開かなくなるなどの問題点が生じたため、３次車以降デッキも気密となり、１・２次車も改善された。デッキが気密かどうかは、デッキの仕切り扉の下部に通風口があるかないかで判別出来る。
空気の漏れやすい客用扉については、走行中は内側から押さえつける方式とし、連結面の幌も気密構造になった。扉の「押さえつけ方」は、開業当初からは扉が閉まってすぐに押さえつけるようにしていたが、平成７年に三島駅で発車しようとした列車のドアに指を挟まれ、そのまま電車が走ってしまい死亡した事故が起きたことから、以後は30km/h以上になったら押さえつける方式に変更した。これはホームから発着する列車を見ているとよく分かる。
気密と言っても換気はしている。客室内の空気は、屋根から取り入れ、床面から排出するようにしている。外気は屋根にあるルーバから取り入れられ、車体中央部にある吸気装置（１個所）に集められて客室内に、あたかもカンナで削られた鰹節のように入り込む。車内の空気は、左右２個所ずつにある排気口から、中央の床面にある排気装置に集められ、床下から排出される。ただし洗面台は独立しており、洗面台屋根上にある吸気装置から入れられ、車両端の屋根上から排出。
吸気量は毎分30立方メートル、排気量は、客室では毎分25立方メートル、洗面台で５立方メートルとなている。
トンネル通過時の気圧変動に対しては、当初はトンネルに入ると自動的に吸気・排気弁を閉じる方式を取った。トンネル出入口付近に検知信号（電波）を発する地上子を設け、車両側がそれを受信すると閉じるようになっている。一定時間経つと自動的に開く仕組みになっており、長いトンネルではトンネル内にも地上子を設けてある。しかし、トンネルの多い岡山以西では換気ができない状態が続くため、トンネル内でも換気する「連続換気装置」が開発され、14次車以降に採用されたた。高圧送風機（ターボファン）を用いることにより気圧変動を少なく連続的に換気出来るようになった。ただ、13次車以前の車は、岡山以西に入る車のみに行われ、全車には及んでいない。
温度調節は、屋根に空気調和装置（ユニットクーラー）が付けられた。ルーパの位置に合わせて設置されている。冷暖房が兼用出来るヒートポンプ式を採用した。車内の温度を検知しながら自動的に入・切の制御が出来るようになっている。このため、暖房にも椅子下のヒーターを使う必要がなく、清掃が楽になったと言うこともある。開業当初は完全自動であったが、適温に個人差があることから、３次車以降は手動でも温度調節出来るよう配電盤に追加された。また、当初はデッキ部には空調装置がなかったが、自由席の増加でデッキに立つ人も増えたため、４次車以降デッキにも空調装置が取り付けられた。デッキ部の空調は客室部とは独立して運転するようになっている。20次には客室両端部付近とデッキ部に温度調節器を増設した。
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