昭和30年代に入ると、すでに東海道線の輸送力は限界に達しつつあった。そこで国鉄総裁の十河信二は輸送力を強化するために東京～大阪間に新幹線を通し、そこに世界最速の電車を走らせようと考える。そこで島秀雄が注目したのが小田急ロマンスカー 3000形SE車。実はこの車両、国鉄と私鉄の技術者が共同で開発したもので、秀雄も関わっていた。秀雄は東海道本線の線路を使った3000形SE車のスピードテストを計画。最高時速145キロを記録した。そして昭和33年、秀雄がさらなる高速を目指して開発した特急こだまがデビュー。東京～大阪間を6時間50分で結んだ。こだまを新幹線開発に向けての重要なステップと位置づけていた秀雄はデータを取るためにスピードテストを実施。結果は最高時速163キロ。新幹線計画はいよいよ加速していく。
昭和34年4月20日、弾丸列車計画の中断により放置されていた新丹那トンネルで起工式が行われ、新幹線の建設がスタート。島秀雄はテスト用の車両製造に取り掛かるが、部下たちに「鉄道で最も大切なのは安全だ」などと宣言した。安全面に蛇行動という大きな問題が。脱線事故の原因にもなりかねない。秀雄はこの問題の解決を、かつて海軍で航空機を研究していた松平精に託した。そしてついにテスト用の車両が完成。昭和38年、速度向上試験が行われ、最高時速256キロを記録した。ここからさらに改良が重ねられ、昭和39年10月1日、東海道新幹線は開業の日を迎えた。しかし、この出発式に十河信二と島秀雄の姿はなかった。国会に提出した予算を大幅に超えた責任を取り、2人は晴れ舞台に立つことなく去っていった。