博多 - 新八代間は既に建設着工されており、当初2013年春の全線開業を計画していたが、予算配分と工事の進捗率が予定より早く進んでいるため前倒しされ、2011年3月の開業が予定されている（後述する直通列車名称の発表時に明言された）。全線開業時には、博多で山陽新幹線と繋がり、博多 - 鹿児島中央間が最速約1時間20分で結ばれることになる。

山陽新幹線との相互乗り入れについては具体的に、

• 山陽新幹線の既存車両では、急勾配の多い九州新幹線内を走ることができない。また九州新幹線の既存車両では、速度面や車両数が劣るため山陽新幹線内での運行が不利である。
• 自動列車制御装置 (ATC) の信号方式が山陽新幹線はアナログ、九州新幹線はデジタルと異なる。
• 運行上の体制の整備

等技術面やサービス面などで様々な課題があり、JR九州とJR東海・JR西日本との間で交渉が続いていたが、2007年10月にJR西日本とJR九州の間で、2011年春の全線開業に合わせ、新大阪 - 鹿児島中央間で直通運転を実施することで合意した。新大阪 - 熊本間を約3時間20分、新大阪 - 鹿児島中央間を約4時間で結ぶとされ、今後具体的な協議を本格化させることされた<ref name="westjr20071017">山陽新幹線と九州新幹線との相互直通運転の実施について 西日本旅客鉄道 2007年10月17日</ref><ref>新幹線、新大阪 - 鹿児島を直通運転 2011年4時間で asahi.com 2007年10月13日</ref>。

その後具体的な協議が進み、全線開業時の運行車両については、2007年5月にJR九州が、N700系をベースにして上記課題に対応した相互乗り入れ可能な車両をJR西日本と共同で開発すると発表、2008年9月末にJR西日本製作の量産先行車（N700系7000番台）1本8両が落成した。1編成8両で、デザインは白藍色のボディに、濃藍色と金色の側面ラインが入る。ロゴマークについては量産先行車では「WEST JAPAN」と「KYUSHU」の文字を用いたものを暫定的に用いているが、営業運用にあたっては別の物を用いる予定である。営業最高速度は九州新幹線区間で260km/h、山陽新幹線区間で300km/hの予定である<ref>山陽・九州新幹線直通用車両のデザインなどについて 西日本旅客鉄道 2008年2月27日</ref>。

なお、東京（東海道新幹線）-鹿児島中央（九州新幹線）間の直通乗り入れについては、

• 所要時間の面で航空機に対抗することが困難
• 収益の向上が見込めない
• 東海道新幹線の輸送力逼迫のためJR東海区間では16両編成以外の列車の運行ができない

ことなどを理由に見送られた。

新八代 - 鹿児島中央間開業時に並行在来線である鹿児島本線のうち八代 - 川内間が肥薩おれんじ鉄道線として経営分離されたが、博多 - 新八代 - 八代間については並行在来線の経営分離はされず、これまで通りJR九州が運営することになっている。

2011年開業予定の博多 - 新八代間のレール敷設工事が2007年10月31日に、福岡県大牟田市内で開始された。工事は、同区間を8工区に分けて実施される。31日に着手された区間は大牟田市岩本から熊本県玉名市下津留までの約18kmの区間である<ref>交通新聞抜粋版2007年11月5日配信号</ref>。