EF510-513
寝台特急北斗星は上野と札幌を結ぶ列車で、青函トンネルが開通した1988年3月13日ダイヤ改正から運転を開始した。当初は3往復が設定され、うち2往復が定期列車でJR東日本、JR北海道がそれぞれ1往復ずつ車両を受け持った。フランス料理を提供する食堂車グランシャリオ、専用のシャワールームやルームサービスが受けられる1人用A寝台個室ロイヤルなど、これまでの夜行列車にない豪華車両を連結し、人気を博した。北海道連絡特急のため、青函連絡の拠点である青森など北東北を無視したダイヤが組まれ、青函トンネルは深夜時間帯に通過した。上野〜青森信号所間はEF81が牽引、青森信号所〜函館間はED79、函館〜札幌間はDD51の重連が牽引した。後にEF81とDD51は北斗星専用塗装に塗り替えられた。
EF81-95
列車は運転開始から好評を博し、1989年3月11日ダイヤ改正では不定期列車の北斗星3・4号が定期に格上げされ、個室寝台の連結も開始された。1994年12月1日ダイヤ改正では北斗星3・4号が再び不定期列車に変更された。同時期は夜行列車の粛正が激しくなる時期で、景気の低迷などが影を落とし、人気の北斗星にもその影響が出てきた。
1997年3月22日ダイヤ改正では北斗星1・2号の開放型B寝台を簡易個室化し、同列車は全車両個室化された。
EF81-79
1999年7月16日には上野〜札幌間にカシオペアを新設。26系新型車両が導入され、北斗星を上回る豪華列車の運転が開始された。カシオペア新設により北斗星3・4号は季節列車から臨時列車に格下げされた。これにより北斗星は2往復の運転となった。2002年12月1日ダイヤ改正では東北新幹線盛岡〜八戸間が開業。これにより同区間の東北本線が第3セクターに転換され、北斗星、カシオペアの運転はそのまま継続されたが、運賃体系が一部変更された。
EF81-78
2008年3月15日ダイヤ改正では北海道新幹線の青函トンネル内での工事時間帯確保のため、北斗星1・4号が廃止された。これにより運転開始以来2往復以上運転されていた北斗星は1往復での運転となった。1往復化により編成も変更され、JR東日本とJR北海道の編成が混成されたものとなった。2010年12月4日ダイヤ改正では東北新幹線八戸〜新青森間が開業。八戸〜青森間の東北本線が青い森鉄道に移管され、北斗星の運賃体系も変更された。
EF81-99
24系北斗星
