两列车併结成16节车厢行走，大大增加灵活性及减低浪费。每列8节编组的E4系可载817人，以两列联挂行走则可增至1,634人。E4系列车于1997年12月20日起正式投入服务，运行于东北新干线。至1999年4月29日，E4系开始与行驶山形新干线的「翼号」列车连结行走。2001年5月7日开始在上越新干线营运，同年7月22日于长野新干线以临时列车方式营运。E4系以后新型单层列车（即E5/E6系）投入服务后才不再服务东北新干线。由于其可双组连结运行的特性，其高峰运能时至今日依旧不容小觑。然而自首批编组出