北海道新幹線開業により青函トンネルを含む約82kmが新幹線と在来線の共用走行区間となり、架線電圧が在来線用の2万Vから新幹線用の2万5000Vへと変更される。2013年11月6日、2015年度末（2016年春）に予定されている北海道新幹線開通に合わせ、同年度中に廃止される見込みであることが報道された。北海道新幹線開業に伴う青函トンネルの架線電圧の変更に伴い従来の電気機関車は使えなくなるため、夜行急行「はまなす」や寝台特急「カシオペア」とともに2016年3月に予定されている北海道新幹線開業前に廃止となる公算が大きくなっているという見方もあり存続問題に関心が集まった。
2014年8月、北海道、青森県、岩手県の幹部が国土交通省を訪れ寝台特急「カシオペア」や「北斗星」の存続をJR北海道などに働きかけるよう求める要望書を手渡した。
2014年12月4日、北斗星を2015年3月のダイヤ改正で廃止する方向となったことが報道された。老朽化に加えて北海道新幹線開通に関連して青函トンネル等の工事や走行試験が始まることが理由としている。その後同月19日に正式に廃止が発表された。発表によれば「引き続き設定が可能な時期（8月下旬頃）まで、臨時列車として運転いたします。」とされている。