大泉市政の看板政策であり、全国的な注目を集め続けているのが北海道新幹線の函館駅乗り入れ構想です。現行の新函館北斗駅から在来線（函館本線）に新幹線車両を直通させ、乗り換えなしで函館中心部と東京・札幌を直結させるという大胆な公約です。
前市政時代は「莫大な整備費用がかかり財政破綻を招く」として一蹴されていた構想に対し、大泉市長は就任直後に専門部署を設置し、外部機関による調査を実施しました。調査結果では、フル規格新幹線用の三線軌条化（デュアルゲージ）やミニ新幹線方式の活用により、事業費を約160億円から180億円程度に抑えつつ技術的に乗り入れが可能であるとの報告書を取りまとめています。
市役所の公式発表資料や最新の動向によると、現在はJR北海道や北海道庁、国土交通省との実務的協議のフェーズに入っています。新幹線札幌延伸の工期遅延やJR側の採算性懸念といった課題は山積しているものの、「できない理由を探すのではなく、どうすれば実現できるかを模索する」という大泉市長のスタンスは、長年沈滞していた函館の経済界に強い刺激を与えています。
