車内電話は車外への連絡設備を一般開放する形で、昭和40年に開始された。当初は35形の売店室脇にあった従業員用の電話を用いるもので、従業員に相手先の電話番号等を伝えてかけるもので、料金は従業員に渡す仕組みだった。従って、一人では電話がかけられなかった。また、通話出来る相手も新幹線の沿線主要都市に限られていた。
昭和47年以降は無人電話となった。ビュフェ車や売店車の他、27形にも設置された。この無人電話はダイヤルがなく、受話器を取って、交換手に電話番号を申告するものであり、その後１００円玉を投入して通話するものだった。通話先も相変わらず新幹線沿線主要都市に限られていた。通話料金は、車両の位置と通話先に応じて、３分間３００円（８００km以遠は６００円）となっていた。またコレクトコールも可能。そして地上から車内に呼び出すことも可能であった。
当時の電話は400MHzの空間波を用いるもので、21形の屋根上の列車無線アンテナと交換局とを電波で結ぶ。基地局は東京〜博多間で59個所。電波は公衆電話用として６チャンネル設けられ（その他運転指令用２チャンネル、旅客指令用２チャンネル）、１列車が通話していると、前方３基地局、後方４基地局では同じ電波が使えないようになり、混信を防いでいる。トンネルの中でも通話出来るように工夫はされているが、それでも途切れたりした。
東海道新幹線では通信系を列車無線（空間波）からＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）に変更（山陽新幹線六甲トンネルまで）された。空間波よりも大容量であり、１００系におけるニュース配信サービス（通路上の文字表示装置）やラジオ受信サービス（ＡＭを受信して車内にはＦＭで再送信）が行われたが、ＬＣＸは当然車内電話にも活用されることとなった。
平成元年３月以降、全国通話が可能なテレホンカード式の電話に変わり、編成中の台数も８台と飛躍的に増えた。公衆回線には16回線使用されている。ＬＣＸは沿線にケーブルが張られており、21形スカートにあるアンテナで隙間の電波送受信を行う。従来の空間波に比べて通信容量が飛躍的に増えたのも利点である。電話機はテレホンカード専用で、脇にはテレホンカード自動販売機（1000円札専用）が付けられた。
山陽区間では長らく相変わらず空間波方式だった。平成12年に岡山までがＬＣＸになり、近年ようやく全区間でＬＣＸとなった。なお、空間波時代は１列車につき同時に２台しか使えなかった。
電話室は、ビュフェ内、デッキなどにあるが、「ウエストひかり」の25形5300番台、7300番台には客室内（山側の東京寄り）に設置されている。ただ開放されている訳ではなく、仕切りで仕切られている。
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