夕張市長時代に夕張市のホテルマウントレースイや、マウントレースイスキー場、合宿の宿ひまわり、ゆうばりホテルシューパロの4施設を中国人である呉之平が経営する不動産業者元大リアルエステートに2017年2月、約2億4千万円で売却している。同社は中国などからの観光客の取り込みを目指し、同施設の改修や広告などに約100億円を投資する計画と説明していた。その後、同社は2019年3月に同4施設を香港系ファンドに約15億円で売却し、13億円の転売益を得ている。また、市はこの資産売却時に固定資産税の3年間免除も付けていたことも判明している。転売禁止条項を付けることも可能であったが、市長は売却当時の市議会で、「（呉之平）社長が転売しないと言っているから、転売禁止条項はつけない」と答弁していた。なお、新千歳空港に乗り入れている中国系航空会社が2016年にそれらの4施設の購入を10億円以内で購入するために鈴木直道市長（当時）に面談を申し入れたが、それを拒否していたことも判明している。朝日放送テレビの情報番組『教えて!ニュースライブ 正義のミカタ』の2019年9月7日放送分では、この問題が取り上げられており、広く周知される行政の問題となっている。夕張鹿鳴館等、日本にとって重要な建造物も現在放置されており、外資への売却の同義的責任が現在問われている。今後、建造物の杜撰な管理が明らかになれば、鈴木元市長には、説明責任が求められることとなる可能性がある。
2010年11月25日、夕張市の市民グループ「夕張市長選挙を通じ夕張市の未来を考える有志」の呼びかけ人である荒舘康治が、北海道を訪れていた鈴木に新千歳空港で夕張市長選挙に出馬するよう要請した。石原慎太郎東京都知事、猪瀬副知事が共に立候補に賛意を示した。前出の通り11月30日付で東京都を退職し、夕張市長選挙に出馬することを表明、12月8日に同市にへ転居した。翌2011年1月15日に記者会見を開いて正式に出馬を表明した。前衆議院議員の飯島夕雁や実業家の羽柴秀吉らを破り初当選し、市長職に全国最年少の30歳1ヵ月で就任した。
2008年1月から、猪瀬直樹東京都副知事の発案により、財政破綻で職員数が半減する夕張市に派遣された。夕張市では市民課に配属され、主に医療保険事務を担当した。また特定非営利活動法人ゆうばり観光協会、ゆうばり再生市民会議、ゆうばり子ども文化の会「かぜちゃる」にも参加した。2008年には、夕張メロンの果汁を使用した「夕張メロンポップコーン」を考案し、ゆうばり国際ファンタスティック映画祭でも販売した。当初は1年の期限付き派遣の予定であったが、1年間の延長を自ら申し出た。2009年7月、夕張市財政再生計画に市民の声を反映させるため、夕張再生市民アンケート実行委員会を設立する。母校・法政大学及び夕張市で調査実績のある北海学園大学の学生ボランティアに参加を呼びかけ、2人1組で戸別訪問する聞き取り調査やアンケート調査を行い、夕張市の全世帯数の26%に相当する1661世帯から回答を得る。2009年10月、市民の声を政府へ伝えるため、夕張市を視察に訪れていた渡辺周総務副大臣（当時）が乗車するバスに同乗し、およそ20分にわたり渡辺副大臣に夕張市の状況を説明した。同年11月、総務省で渡辺副大臣に報告書を提出し、夕張市の実情に見合った配慮を求めた。2010年4月からスタートした夕張市の財政再生計画には、調査報告書を基に要望した「除雪体制の見直し」「老朽化した市立診療所の改築」等が盛り込まれた。2010年3月、夕張市への派遣期間が終了し、最終日には多くの夕張市民が市役所前に集まり、幸福の黄色いハンカチを振って見送った。同年4月からは東京都より内閣府地域主権戦略室に出向したが、猪瀬副知事、藤倉肇夕張市長の意向により夕張市行政参与に就任した。
駆動方式は103系と同一のMT55主電動機を搭載し、歯数比6.07の中空軸平行カルダン駆動方式を採用した。主制御器については103系のCS20をベースに高加速によるスリップの防止対策が施された、CS20Bを搭載。主抵抗器は自然通風式として抵抗器の箱数を増やした。これは、強制送風式の場合ブロアファンの音が大きく、乗り入れ先の地下線内で騒音問題となりかねなかったことに配慮したものであるが、自然通風式は抵抗器が限られた床下面積を大きく占有し、しかもその周囲のエアフローに対する配慮も求められるためその艤装は難しく、状況によっては抵抗器溶断事故を引き起こすことが少なからずあった。台車は、国鉄の在来線向け量産通勤形電車としては初のダイレクトマウント式空気バネ台車となるDT34・TR204形を装着しており、103系のDT33・TR201形と比較して乗り心地が大幅に改善された。この台車は165系などに採用された大径心皿式インダイレクトマウント式空気バネ台車であるDT32形を基本として開発されたものであるが、軸箱にオイルダンパを装着せず、ベローズ式空気バネを車体直結としてボルスタアンカーを付加したため、機構面では大きく異なったものである。同時にダイレクトマウント化に伴い揺れ枕吊りが省略され、横梁部分の構造が大きく変更されたため、DT33と比較して軸距が2,100 mmに縮小されたが、主電動機や歯数比が103系と共通のため、動輪径910 mm・付随輪径860 mmの関係は変わらない。空気バネ台車とした理由は、車体が軽量化されているために車体の揺れを軽減させるためでもある。東西線地下区間の架線は剛体架線であるため、パンタグラフはPS16形をベースに集電舟部分に小型のばねを追加して、集電舟自体を浮動構造としたPS21形を採用した。運転台のマスコンハンドルは、営団5000系と同様の跳ね上げデッドマン式とした。