浅草方からモハ500-1形+サハ500-2形+モハ500-3形の3両編成で構成されており、併結・分割機能を活かした多線区での広範囲での路線を走行するため、安定運行の確保・快適性の提供・環境負荷の低減の3つを考慮しており、安定運行の確保においては、静止型補助電源装置（SIV）・自動列車停止装置（ATS）・車両情報制御装置（T-TICS）は、主要部分において並列二重系または待機二重系とした2系統とし、不具合発生時には、並列稼働または待機しているもう1系統を使用して機能を維持しているほか、VVVFインバータ制御装置・電動空気圧縮機（CP）を2台搭載し、運転台にある液晶モニターは2台設置して、両者とも通常から2台稼働としており、不具合発生時には、残りの1台を稼働させることで、一部の機能は低下するものの、運行継続可能としたバックアップ二重系としている。モハ500-1形とモハ500-3形には半導体素子にIGBTを使用した2レベル方式電圧形のVVVFインバータ制御装置と主電動機を搭載している。制御装置は全閉式永久磁石同期電動機 (PMSM)に対応するため、1つの制御装置で1つの電動機を制御する1C1M方式を4群搭載した主電動機個別制御としており、落ち葉などが車輪の踏面とレールとの間に入り込み、粘着率が低下することによる空転時においては、空転していない電動機を駆動させることで粘着率の向上が可能となっている。ほかにも、定速制御・空気ブレーキによる補足による抑速運転・20km/h以下時において20km/hまで加速後に定速運転を行う低定速制御の機能があり、1つの制御装置に不具合が発生した場合には、もう1つの制御装置の出力を上げて運行継続可能とし、浅草-東武日光間での基本運用時においての運転時分の遅れがないようにした前述のバックアップ二重系としている。サハ500-2形には半導体素子にハイブリッドSiCを使用したIGBT3レベル方式の容量185kVAの静止形インバータ（SIV）とオイルレスタイプのスクロール式の吐出量1360ℓ/minの電動空気圧縮機（CP）をそれぞれ搭載している。静止形インバータ（SIV）は、交流440V・100V、直流100V・28Vを出力しており、構成している部品の入力側の高速度遮断器とフィルタリアクトル、出力側の変圧器と整流装置は各1基としているが、電源装置はパワーユニットと制御ユニットを組合わせたものを2基搭載して常に1基が稼働状態となっており、1基が故障の場合には、待機しているもう1基が稼働する待機二重系としているている。電動空気圧縮機は、圧縮・除湿・制御・アフタークーラー・防塵パネル等をコンパクトにパッケージした空気源ユニットを2基搭載しており、常に2基が稼働状態とし、1基が故障した場合には、もう1基で運転が継続できるようバックアップ二重系としている。蓄電池はサハ500-2に直流100V-100Ah、15V-30Ah、15V-6Ahの3つが搭載されており、15V-30Ahは列車無線非常通話用、15V-6Ahは列車無線非常防護発報用としている。台車は軸箱支持装置がモノリンク式のヨーダンパ装備のボルスタレス台車であり、電動台車がSS182M形で付随台車がSS182T形である。基礎ブレーキ装置は踏面片押し式のユニットブレーキを搭載しており、モハ500-1形の第1軸とモハ500-3形の第4軸には増粘着装置（ミュージェット）を装備している。また、さらなる乗り心地向上を目的のため、全台車に東武鉄道としては初の採用となるフルアクティブ式の車体動揺防止制御装置を採用している。これは、2つの加速度センサー・電磁弁・アクチュエータと1つの制御器で構成されており、電磁弁は動揺防止電磁弁箱に収容されている。作動の方式としては、加速度センサーが走行時での車体振動を検知して、それを基に制御器で車体の揺れを抑える力に計算した後に、その力を電流により配線を介してアクチュエータに指令を送り、アクチュエータがMR（元空気溜管）から分岐する空気管に設置された補助空気タンクと電磁弁を介して送られる電動空気圧縮機で作られた圧縮空気を動力源として、車体の揺れを減衰させる方向に作動させて振動を抑制している。主電動機に東芝製の全閉式永久磁石同期電動機 (PMSM) の採用しており、回転子への磁化電力の削減や回生ブレーキ領域の拡大が図られている。ブレーキは、回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ方式とし、ブレーキ制御装置を各車に1台搭載しており、運転台からのブレーキ指令を車両情報制御装置（T-TICS）を介して情報伝送を行う方式としており、ブレーキ力を編成内の各車のブレーキ制御装置で共有して分担する編成制御としている。また、ブレーキ制御装置には、電動空気圧縮機の起動または停止を制御する調圧器を設置しており、車両情報制御装置を介して起動または停止の信号を送るため、従来の車両にあった調圧同期信号線の引通し線をなくしている。また、車両情報制御装置（T-TICS）は運転台からの力行・ブレーキ指令などの運転指令制御のほか、各車両に搭載された機器の制御・モニタリングや故障記録・車上検査などの機能、運転台に設置された液晶モニターのメーター画面の表示も行う。主幹制御器（マスタコントローラー）は左手操作のワンハンドル式であり、ノッチの刻みは上から抜取・非常ブレーキ・常用ブレーキ7ノッチ・抑速・ユルメ・力行4ノッチの順となっている。運転室は併結時に編成間を通り抜けられるように、運転室側が仕切開戸と仕切引戸、車掌側を仕切開戸と仕切折戸で構成された仕切扉で仕切られる中央貫通構造としている。この構造は右側の視界において制約があるのだが、前面のガラスエリアや運転台機器配置の検討時において、走行線区の路線データを基に制作したVR（バーチャルリアリティー）を活用しており、運転時においての前方視界や信号確認に支障がないことを検証している。車両の連結解放時には、運転台にある連結操作スイッチを操作することで、連結締切装置が作動して、電気配線と空気配管の連結解放を行うとともに、解放時には、電気連結器を装備した連結器の解放シリンダに圧力空気を送り込んで連結器の解放を行い、運転室内の操作部にある併結/分割スイッチを操作することで、先頭車前面にある貫通扉の開閉と運転室内に装備されたホロBOXの展開・格納を、制御部が動作のシーケンス制御を行いながら、エアーシリンダーの駆動によりエアーシリンダー本体に装備された近接スイッチと機構に組み込んだリミットスイッチで扉とホロBOXの位置検知をしながら自動で行うが、ホロBOX同士を繋ぐ連結幌と渡り板の連結・解放は手動で行う。また、ホームからの先頭車同士の連結部分での転落を防止するため、客室扉の開閉時には、出入口ではないことをアナウンスするほか、停車時では下部のLED前照灯の外側にあるLEDの注意喚起灯を点滅させる。運転保安装置（ATS装置）は従来の変周式のATSの他にトランスポンダ式のTSP-ATSにも対応しており、モハ500-1形には、ATS装置（ATS/TP送受信部・受信制御部・変周式とトランスポンダ式に対応した車上子）、モハ500-3形には、ATS/TP送受信装置（ATS/TP送受信部・制御継電器部・変周式とトランスポンダ式に対応した車上子）をそれぞれ搭載している。また、ATS機能の他に、運転席のメータ画面の速度表示や戸閉保安の走行検知に列車速度を出力する列車速度出力機能、トランスポンダ式の地上子によるチェックイン・チェックアウト式のホーム検知機能を備えている。野岩鉄道および会津鉄道への乗り入れ時においては、使用電力ピークを下げる機能を備えている。