北斗星は、食堂車を連結する国内唯一の定期運行列車である。フランス語で"北斗七星"の意で「グランシャリオ」（Grand Chariot）と命名された食堂車が7号車に組成され、フランス料理や和食、軽食類などが用意される。JR東日本の飲食サービス子会社である日本レストランエンタプライズが営業を担当する。ディナータイムは、フランス料理コースか懐石御膳を選択。前者は7,800円、後者は5,500円。事前予約制で、乗車日3日前までにみどりの窓口で食事券を購入した乗客が利用できる。A寝台の乗客は、懐石御膳に限りルームサービス可能。上り列車は2タームで営業し、下り列車は発車が19時台と遅いため1タームのみとなる。
パブタイムはディナータイム終了後に軽食類を提供する営業時間帯でビーフシチューやハンバーグなどのアラカルト、おつまみ・デザート・アルコール類を用意。予約は不要で、全ての乗客が利用可能。パブタイムはディナータイム終了後の案内放送から開始される。ラストオーダーは22時30分、営業終了は23時00分。パブタイムでも調理されるピザなどテイクアウトする場合、断られる場合がある。
モーニングタイムは、6時30分より朝食メニューが用意される。価格は1,600円。和食と洋食が選べる。予約は不要で全ての乗客が利用可能。その他、6号車のミニロビーに設置されている共用シャワー室の利用カードやシャワーセット・乗車記念グッズ・弁当・土産品などを販売する。
6号車の一角にミニロビーがあり、全ての乗客が利用可能。約10名が座れるソファや飲料自動販売機、共用シャワー室などがある。シャワーの温水は1名当たり延べ6分間使用可能。利用の際は食堂車でシャワー券(310円)を購入する。特に繁忙期は始発駅発車後すぐに売り切れる。共用シャワー室にタオル・石鹸・シャンプー等のアメニティ類は設置されていないので、シャワー券と一緒に購入するか持参する。