1964年10月1日国鉄ダイヤ改正（1964年10月1にち こくてつダイヤかいせい）では、日本国有鉄道（国鉄）が1964年（昭和39年）10月1日に実施したダイヤ改正について記す。この改正で東海道新幹線が開業した。

1950年代に日本は高度経済成長に突入し、国鉄線の利用客数は急激に伸び、それにより日本の大動脈といえる東海道本線の輸送力は、数年もすれば限界に達すると予想され、同路線に並行してもう一つの東海道新線を建設することが強く望まれるようになった。

当初東海道新線は、それまでの国鉄線と同じ1,067 mm軌間を使用して、完全な別線（新線）にするか、単に東海道本線に腹付けして複々線化するかという案が有力であった。これは、在来鉄道との直通運転が可能だからである。

そんな中で1,435 mmの標準軌を使用した高速鉄道路線を建設することに決まったのは、鉄道の将来を考える上で他交通機関との競争力を高める必要があると十河信二総裁などの国鉄幹部が考えたからだと言われている。戦前に同じような目的で建設が開始されたものの中断していた「弾丸列車計画」を引き継ぐものともいえた。

そして1959年（昭和34年）4月20日に新丹那トンネルの前で十河総裁が鍬入れを行ったことで東海道新線は起工され、戦前に弾丸列車の用地買収や工事が一部で開始されていたこともあって、5年半という短期で1964年東京オリンピックを9日後に控えた1964年（昭和39年）10月1日に新線は東海道新幹線として開業した。

新幹線はこのとき開業したものの、まだ路盤が固まっていない箇所が各地に存在することから、当面徐行運転を行うことにした。具体的には当初最速列車で東京・大阪間は3時間運転を行う予定であったが、それが4時間運転になったのである。

新幹線は当初、東京駅 - 新大阪駅間の途中で名古屋駅・京都駅しか停車しない速達タイプの「ひかり」と、各駅停車である「こだま」が毎時1本ずつ設定された。全区間の所要時間は「ひかり」が4時間・「こだま」が5時間で、それまでの在来線特急「こだま」・「つばめ」などに比べて2時間半余り短縮された。

なお、翌1965年（昭和40年）11月1日のダイヤ改正で、「ひかり」は3時間10分運転、「こだま」は4時間運転と当初の目標を達成した。

新幹線の開業に伴い、東海道本線の昼行特急列車は全廃、昼行急行列車や夜行急行列車も軒並み削減された。しかしまだこの段階では、東海道本線にもかなりの優等列車が残っている。東京から九州方面に向かう寝台特急に至っては、「富士」（東京駅 - 大分駅）のように新設される列車もあった。

その一方で新幹線と接続して山陽・九州方面の輸送を担うことになる山陽本線では、列車が大増発された。東海道新幹線の開業に隠れて目立たないが、同路線の全線電化が完成したのはこの時であった。

この改正で、山陽本線に新設された列車は下記の通りである。

• 特急「つばめ」 新大阪駅 - 博多駅間（昼行）
• 特急「しおじ」 新大阪駅 - 下関駅間（昼行）
• 特急「はと」 新大阪駅 - 博多駅間（昼行）
• 特急「富士」 東京駅 - 大分駅間（夜行寝台）
• 特急「ゆうなぎ」 新大阪駅 - 宇野駅間（昼行）
• 急行「つくし」 大阪駅 - 博多駅間（昼行）
• 急行「関門」 大阪駅 - 下関駅間（昼行）

また新幹線開業とさほど関係のない東京以北でも、下記のような列車が新設された。

• 特急「はくつる」 上野駅 - 青森駅間（夜行寝台）
• 特急「やまばと」 上野駅 - 山形駅間（昼行）
• 特急「おおとり」 函館駅 - 網走駅・釧路駅間（昼行）

さらにこのダイヤ改正に遅れること12月25日、交直流電車初の特急用車両となる481系が新開発された事と、北陸本線の電化が完成したことにより、下記2つの特急列車が新設された。

• 特急「雷鳥」 大阪駅 - 富山駅間（昼行）
• 特急「しらさぎ」 名古屋駅 - 富山駅間（昼行）

新幹線の開通により東海道本線の輸送力不足は解消したが、それに伴う出費で国鉄収支はこの年から赤字に転落することになった。以後も山陽新幹線・東北新幹線・上越新幹線の建設や東京近郊の輸送力増強計画（通勤五方面作戦）、幹線の電化などで国鉄は出費を強いられ、財政や収支は好転することなく、1987年の国鉄分割民営化へ至った。