2015年3月1日の武豊線電化開業に伴う増備車として2014年度に28両が製造され、神領車両区および大垣車両区に配属された。いずれも武豊線専用ではなく、既配置の車両と共通運用されている。増備車の投入で捻出されたキハ25形0・100番台5編成10両、キハ75形200・300番台3編成6両と3200・3300番台3編成6両および400・500番台6編成12両は2015年3月10日付で美濃太田車両区に転出した。これを最後に313系の増備は先述の3次車 代替新造を除いて終了した。
先述のとおり、JR東海では老朽化した117系および119系の置き換え用に2010年度から2012年度の間に本系列120両の投入を発表しており、2010年6月に第一陣が出場した。既存の1000番台と5000番台増備車のほか、新たな番台区分として1300番台と5300番台（いずれも2両編成）が登場した。4次車以降は全車日本車輌製造で製造されている。4次車では全て大垣車両区や神領車両区に投入されており、静岡車両区には投入されていない。
東海道本線静岡地区用であり、2006年12月2日に営業運転を開始した。以下の2種に大別され、ともに211系5000・6000番台との併結運用も行われる。車内の配色は青を基調とし、座席は211系と同様にロングシートになった。輸送力確保のため扉間の座席を10人掛け、車端部を4人掛けとしたことで、座席数が従来の車両より減少することとなった。扉間の窓配置は3000番台と同様で、不等間隔に4分割されている。ロングシートの仕様は1000番台や3000番台と異なり、スタンションポールが設けられている。寒冷地での運用を考慮し、車内保温のため押ボタン式の半自動扉機構を搭載する。静岡車両区配置の211系は全編成がトイレなしのため、併結運転は原則として211系とペアを組む運用となっている。
座席は用途に応じ、転換クロスシート、固定クロスシート、ロングシートを適宜組み合わせて配置している。このうち、転換クロスシートは、まくら折れ機構を採用し、快適性を損なわずにシートピッチを詰めることに成功している。側窓は固定式であり、車端部の側窓の上部のみが内側に折れて開く構造を採用し、非常時の換気に備えている。窓ガラスには紫外線 (UV) カットの複層ガラスを採用しているが、日除けも省略しておらず、フリーストップ式ロールカーテンもしくは横引きカーテンを備える。交通バリアフリー法への対応として、全車にドアチャイムを備え、全編成に車椅子対応洋式トイレのほか、各扉上にLEDによる車内案内表示装置を備える（小文字2段表示が可能であるが、「締切中　NOT IN USE」の表示を除き専ら大文字1段表示で使用される）。また、乗降促進メロディと車外スピーカーを搭載する。さらに、一部の番台区分では押ボタン式の半自動扉機構を備えている。車内照明は、311系に引き続いて客室全長に亘るカバー付き蛍光灯である。ただしカバーの断面形状が初期車と3次車以降で少し異なっており、前者が僅かに左右非対称の曲線形状、後者が左右対称の円弧形状となっている。5次車ではカバー付きのLEDへと変更になった。
アラスカ沖のチュコト海で米軍の軍用ヘリが新型ソナーの性能テストを行っていた。海中では小型潜水艇で女性科学者のエマがクジラの群れを観察していたが、新型ソナーの影響でクジラの群れが暴走して海岸の氷壁に激突する。さらに氷壁が崩れ始め、エマは崩落を必死に避けながら、氷壁の中から現れた二匹の巨大生物を目撃する。その後、エマは海岸に漂着したクジラの死体を調査し、歯のようなものが刺さっているのを発見。恩師であるサンダース博士のもとに持ち込み、正体を調べる。その歯は、すでに絶滅したはずのメガロドンのものであった。その頃、海上を飛ぶ旅客機を、歯の持ち主であるメガ・シャークが襲撃。海中から飛び出し、旅客機に食らいついて撃墜する。一方、日本近海にある石油採掘基地が謎の巨大生物に襲撃される。日本人科学者のシマダは、生存者から採掘基地を襲った生物の特徴を聞き出す。シマダはサンダース博士とエマのもとを訪れ、生存者の描いたスケッチを見せる。その特徴は明らかにメガロドンのものとは異なっていた。氷壁が崩れた時の映像を分析したところ、そこには巨大なサメとタコの姿が写っていた。そこへ米軍が現れ三人を拘束。頻発する海難事故の原因究明を要請する。三人の話により、海洋に二匹の巨大生物が存在することが明らかとなる。米軍は攻撃を開始するが、メガ・シャークはそれをものともせず、米軍艦を撃沈。二匹を退治するために、フェロモンで攻撃しやすい場所へ誘き寄せる作戦が立案され、エマとサンダース博士はサンフランシスコ湾、シマダは東京湾へ向かう。サンフランシスコ湾にはメガ・シャーク、東京湾にはジャイアント・オクトパスが向かってくる。湾に入り込んだメガ・シャークに米軍は攻撃を仕掛けるが、何の効果もなく、反撃されあえなく敗退。東京湾でのジャイアント・オクトパスとの戦いも、人類の敗北に終わる。最後の手段として米軍は核攻撃を提案するが、それはあまりにも代償が大きい。エマは、二匹を戦わせる作戦を思いつく。アラスカ沖にフェロモンを散布し、二匹をおびき寄せる。そして現れた二匹の巨大生物は、決着をつけるべく戦い始める。壮絶な死闘の末、二匹は力尽き、海底へと沈んでいった。