折りしも国鉄の研究所では航空技術を鉄道に応用した超高速車両の研究が行われていた が、この構想に小田急が着目し、開発に際して日本国有鉄道（国鉄）の鉄道技術研究所より技術協力が得られた ことから、日本の鉄道車両において初の導入となる新技術がいくつか盛り込まれた 車両であり、それらの中には国鉄の新幹線に発展的に引き継がれた技術も存在する。このため、「新幹線のルーツ」 や「超高速鉄道のパイオニア」 とも言われている。
登場の経緯.
小田急の目標.
小田急と国鉄の共同開発へ.
基本構想.
前頭部の形状の決定に際して、東京大学航空研究所の風洞を使用して、日本の鉄道車両設計の歴史上初めて となる本格的な風洞実験が行われた ほか、ディスクブレーキの試験も行われた。また、高速運転に伴って踏切事故などを防止するために補助警報器（特殊警笛）の現車試験なども行われた。
開発の停滞と再開.
構想の練り上げと並行して、小田急の社内での意見をまとめた上で設計に反映させるため、社内に車両委員会が設置された。
こうして、「画期的な軽量高性能新特急車」として登場したのがSE車である。
車両概説.
本節では、登場当時の仕様を基本として、増備途上での変更点を個別に記述する。更新による変更については沿革で後述する。
車体.
車体については、日本車輌・川崎車輛が担当することになり、研究所側は三木が主任担当者となった。
構体.
先頭部.
その他車体構造.
屋根はファンデリアの外気取り入れ口を設けた二重構造とし、先頭車の最前部には補助警報器のスピーカーを内蔵させた。
内装.
客室と乗務員室の仕切り扉は両ヒンジ式で、左右どちら側にでも開けるようにした。これは、乗務員から緊急時の脱出について意見があったため で、運転士が使用する際には乗務員室側から見て左ヒンジ、車掌が使用する際には右ヒンジとして開閉できるようにした。
主要機器.
床下機器配置は、重心の低下を図ったため、それまでの車両での機器配置とは大きく異なるものになった。
速度制御機器.
主電動機と駆動装置は既に中空軸平行カルダン駆動方式で実績のある東洋電機製造が、制御装置は電機メーカー各社の設計入札を行った結果 超多段制御方式では最軽量となった東京芝浦電気（東芝）が、制動装置（ブレーキ）は小田急において採用実績のある三菱電機が、それぞれ担当した。