寝台特急カシオペアは上野〜札幌間に運転されている豪華列車である。新造された26系客車を使用するが、1編成しかないため、定期運転ではなく、隔日で運転されている。北斗星の好調を受けて1999年7月から運転を開始。編成は12両編成で、寝台車は史上初のオールA寝台個室で構成されている。A寝台2人用個室が主体で、編成中8両を占めている。上野方1号車のカシオペアスイートは展望車付きの寝台車で、トワイライトエクスプレスのスイートとともに人気の豪華車両となっている。2号車はカシオペアスイートとカシオペアデラックスで構成され、3号車はダイニングカー、12号車はラウンジカーとなっている。12号車が電源車の役割を持つハイデッカー車である以外は、全てダブルデッカー車で構成されている。
運転開始当初はカシオペア専用色のEF81が上野〜青森間を牽引し、青森〜函館間はED79、函館〜札幌間はDD51が牽引していた。2010年6月から上野〜青森間の牽引機が、EF510-500に置き換えられ、カシオペア専用機も後に登場した。