山陽新幹線の停車駅であり、東京発着の「
のぞみ」がおおむね毎時1本停車するほか、山口県内の新幹線の駅では「
ひかり」の停車する本数が一番多い。山口市中心部および山陰(津和野・益田)方面には
山口線、瀬戸内海(阿知須・宇部市中心部)方面には
宇部線が接続している。鉄道路線以外にも
萩・
秋芳洞方面や
山口宇部空港へ直行バスが運行されており、山口県内の主要地域への玄関駅となっている。なお、県庁最寄駅(市代表駅)である
山口駅は本駅より山口線に乗り換え、ここから12.7km(営業キロ)北の内陸部にある。
南口(新幹線口)は山陽新幹線の相対式2面2線(間に通過線2本)の高架
ホームの下に駅舎がある
高架駅(3階がホーム、2階が改札口)で、山陽新幹線に対応した
自動改札機が設置されている(山口市内で唯一)。新幹線口1階コンコースに土産物や飲食店を備えた
アイスタ新山口(旧称:新山口駅名店街)が立地する。