さらに、2004年10月23日の新潟県中越地震においては、上越新幹線が甚大な被害を受けた。高架やトンネルなどの構造物に損傷が発生したほか、上越新幹線列車の「とき325号」（10両編成、200系=K25編成）が長岡駅の手前付近を約200km/hで走行中に脱線した。これはまた新幹線史上初の営業運転中の脱線事故となった。

上越新幹線には地震感知システム「ユレダス」をカスタマイズした「コンパクトユレダス」が採用されているが、「とき325号」のケースでは通過地点でほぼ直下型の地震であったため、初期微動（P波）検知後にブレーキをかけたものの地震の被害を受ける前に停車する事はできなかった。

この200km/h走行時の脱線の衝撃で、レールの多くは道床の締定が外れ、一部のレールはねじ曲がるなどの大きな被害を受けた。

通常、列車がこの規模の地震に震源地付近で直撃された場合、例え停車していても脱線は免れ得ないと考えられるが、この事例では脱線したとはいえ編成全体の横転などには至らず、死者・重傷者などは奇跡的に生じなかった。とき325号の事例では、対向列車の不在が幸いした。地震発生5分後に対向列車とすれ違うダイヤになっていたこともあり、対向車と正面衝突していれば重大な事故を起こしたことは想像に難くない。

また、事故現場は積雪の多い地帯のためレール脇に雪を融かして流すための溝があり、そこに車体の一部が填まり込むことで横転せずに済んでいた。一般にはレール脇は平坦であるため、もしそのような場所で脱線していれば車体は完全に横転していたかもしれない。この事故は新幹線を運営するJR各社に、新幹線における地震対策の重要性を強く認識させる事になった。