増備途中から設計変更が見られ、初期車の8601F - 8610Fはラインデリアを装備しておらず、1985年に扇風機を設置、後にローリーファンに交換されている。1976年製造の8614F以降は座席のひじ掛けが大きく湾曲したものに変更され、2800系と同一の座面の低い奥行きの広くしたものとされた。1976年に製造された8617Fは2両編成で登場したが中間車の増備と車両組み換えですぐに4両編成化された (後述)。1978年に登場した8619Fは唯一新造時から6両編成を組成して落成し、サ8170に電動発電機とコンプレッサーが搭載され、モ8620とク8120の先頭車は存在しないため欠番となった。さらに、同編成以降の車両ではブレーキ装置に除湿装置が標準装備となった。1979年製造の8621・8622Fは冷房効率を高めるためにラインデリアが併用され、パンタグラフは下枠交差式を採用し、当時まだ存在していた大型運行標識板取付ステーも復活した。
性能面では8400系と同様で、駆動装置や制御装置、制動方式、補機類の配置も同系に準拠するが、本系列では主電動機は三菱電機製MB-3064-AC型 (145kW) に統一されている。台車は新設計の近畿車輛製KD-76形空気バネ台車が採用されている。集電装置はひし形式PT-42型をモ8650形に2基、モ8600形の連結側に1台装備した。制動方式はHSC-D型（発電・抑速制動付き）である。
冷房搭載に伴って屋根の形状が変更され、8400系に比べて高く丸くなっている。本系列は当初より正面の貫通ドア上部に方向幕を設置し、以降の通勤車に標準装備されたほか、在来車にも取り付けられていった。この関係で8619Fまでの車両では大型運行標識板取付ステーが省略され、方向幕故障時には乗務員室の車掌台側前面ガラスからその標識板を掲示していた。冷房装置は10500kcal/hの集約分散型が1両あたり4台設置され、熱交換形換気装置（ロスナイ）を搭載して連続したクーラーキセに納められた。前面の排障器も新製時から装備している。
2014年までに10両の車籍抹消が発生している。まず、2004年8月に8401Fが廃車された。2006年11月には8405Fの中間車が廃車されて2両編成化され、2012年6月に8405Fの残ったTc車 - Mc車の2両編成が廃車された。2014年5月には8410Fが高安にて廃車解体された。2019年4月1日現在は、4両編成6本24両と3両編成7本21両の計45両が在籍する。4両編成は東花園検車区に、3両編成は西大寺検車区に配置されている。
性能面では8000系後期形（60番台以降）と同様で、駆動装置や制御装置、制動方式も同系後期型に準拠し、主電動機も日立製作所HS-833Krbと三菱電機MB-3064AC（出力は共に145kW）が混在している。台車も8000系70番台以降と同様のKD-64系が採用されているが、1971年に製造された3両編成の8412F - 8414Fとモ8415の10両は新造品の金属バネ台車（M車はKD-73、T車はKD-73A）を装備する。集電装置は2両編成はモ8400形の連結側に1基、3両編成はモ8450形に2基、4両編成はモ8450形とモ8400形に各1基装備した。なお新製時（非冷房時代）は2・4両編成はそれぞれモ8450形とモ8400形に各2基、3両編成はモ8450形とモ8400形の運転台側に各1基装備されていた。電動発電機とコンプレッサーはク8300形にそれぞれ装備し、4両分の補給能力を持たせて集約搭載している。
2020年代以降、出生数が減り、医療の進歩で寿命が伸びることで、人類史上初めてとなる極端な超高齢社会（厳しい人口オーナス期）を迎える。それに伴い、破局的な事態が予測されている。直近では「2022年危機」が予測されており、2022年以降、高齢化に伴う社会保障の圧迫や労働者不足，老朽化したインフラの崩落事故，税金額の高騰など様々な問題が顕著に現実化することが想定されている。その上、最も楽観的に考えて、労働人口や資本ストックの減少で2030年代から恒常的なマイナス成長に転じるという予測が行われている。この未曾有の状況は、既存の社会学，経済学では全く考慮されていない。問題の根本解決については時間が大幅に不足し、現状出来る限りの手を尽くすしか無い状況である。AI研究者の大澤昇平（東京大学特任准教授）は、『AI救国論』の中で「労働人口の減少を、産業用ロボットによって代替することが可能になる」という説を論じている。地球温暖化に伴う日本近海の海水温の上昇で、日本は亜熱帯の気候になり、気象条件も過酷さを増す（専門的にはシビア・ウェザーと呼ぶ）と予想されている。日本政府はSociety 5.0を提唱し、エネルギー効率が高く、人間の労力も大幅に低減する超スマート社会の実現を目指している。