青函トンネルは海底の長大トンネルであるため、走行する車両には下記の装備が要求されている。

本トンネルは海底を通ることから湿度が高い（常に100%）ため、明示された条件ではないがこれに耐えうる構造であることも重要である。

代表的な走行車両

トンネルを通行する営業用列車は電車または電気機関車牽引の客車・貨車のみとなっている。

• EH500形電気機関車：貨物専用機で首都圏－五稜郭駅間。
• ED79形電気機関車：客車列車、貨物列車を牽引、青函専用機。

北海道新幹線開業後は、青函トンネルを含む海峡線の架線電圧は新幹線にあわせて25kVに昇圧される予定である。このため、JR貨物は20kV・25kV双方の電圧に対応した複電圧電気機関車の開発を予定している。

• 485系電車（3000番台）：「白鳥」（かつては「はつかり」として運転していた）。
• 789系電車：「スーパー白鳥」。
• 14系客車：急行「はまなす」。緩急電源車は消火装置等の対策済みのものが限定使用される。
• 24系客車：寝台特急「北斗星」・「トワイライトエクスプレス」。電源車は消火装置等の対策済みのものが限定使用される。
• E26系客車：寝台特急「カシオペア」。
• キハ183系気動車：但し上記の要求を満たさないため、青函トンネル内で内燃機関を使用して自走することはできず、客車扱いでED79に牽引されて運行。
• DE10形ディーゼル機関車：救援用として、木古内駅と津軽今別駅にそれぞれ2両が常時待機している。
• 過去の車両
  • ED76形電気機関車（550番台）
  • 50系客車（5000番台）：快速「海峡」。
  • 485系電車（1000番台）：3000番台導入前のはつかりや臨時列車、3000番台故障時の代走を務めていた。
  • 781系電車：ドラえもん海底列車仕様。