東海道本線の80系電車が111系に置換えられたため従来使用されていたクモユニ81形の代替としてモハ72形を改造して登場した新性能電車併結対応の形式である。併結形式の違いにより、0番台・100番台・200番台の番台区分がある。新旧自動切換装置は当時開発前であり、後年改造を受け搭載した(外観上はジャンパ栓の交換(KE58x2をKE70-9に)で識別される)が、全車には及ばなかった模様である。また、後年、両毛線、房総方面の運用対応で両わたり化改造を受けた車両も全番台で確認されている。
電車列車の普及による荷物車・郵便荷物合造車需要に応じ、1960年代より、一部の72系は、郵便荷物電車や荷物電車に改造された。車齢や車体の状態から、主にモハ72形とクモハ73形の3段窓車が改造種車となった。一部の例外を除き、走行機器と台枠を流用して、車体部分は簡素な非貫通高運転台・切妻構造の軽量構体に作り替える、比較的低コストな改造手法が用いられている。また、当時旅客電車の主力となりつつあった新性能電車と併結できるよう、ブレーキや制御回路が特殊仕様となっていた。後年まで多くの電車が残存したものの、1986年の国鉄郵便・荷物輸送廃止により、後述の通りクモニ83形4両が西日本旅客鉄道（JR西日本）に承継されたほかはすべて廃車されている。
1972年5月に大井工場で開催された、出来栄え審査会で出品された3両 のうち1両で、吹田工場のアイデアによる座席改造車である。この車両には、通常のロングシートを昼間の閑散時には自動でクロスシートに転換できる機構が装備されている。クロスシート使用時には、中間の扉2枚を締め切り、ロングシート時の背面部からクッションを引き出して使用することもできた。この予備席については、手動である。しかし、クロスシート時の背ずり高さがロングシート時のままで、座り心地がよくなかったため、営業運転では全く使用されることがなかった。その後ロングシート・クロスシートの切り替え可能な座席（デュアルシート）は24年後の1996年に近畿日本鉄道が2610系を改造した「L/Cカー」として実用化された。その後、東日本旅客鉄道（JR東日本）仙石線205系3100番台の一部や東武鉄道50090系「TJライナー」などでも採用されている。これは車両の窓が固定または下降式でロングシートの場合でも窓操作に支障が出ない前提で背ずり高さを上げることにより実現したものである。
1960年に施工された体質改善工事で、東京地区のものが応急的な性格が強かったのに対し、大阪地区のものは全金属化をともなう本格的なものであった。5両がいずれも吹田工場で施工されている。施工車は72024, 72213, 73001, 73233, 73387である。クモハ73形の前照灯は幕板に埋め込まれ、73001と72024は交換されたアルミサッシの上下比が1:2 で、妻板上部に屋根布押えがある。
「ポリリズム」はNHKと公共広告機構（現：ACジャパン）の2007年度共同キャンペーン「リサイクルマークがECOマーク。」のCMソングとして2007年7月より使用された。Perfumeの同CM起用を受けて中田ヤスタカが書き下ろした楽曲で、地球環境の保護と資源のリサイクルとを、男女の恋愛と重ね合わせている。「ポリリズム」はこのCMの起用により広く人々に知れ渡ることとなり、Perfumeの代表曲となった。楽曲名は技法のポリリズム、そしてリサイクルキャンペーンソングであることにもちなみポリエチレンテレフタラートの「ポリ」（重合体）から。実際に楽曲の間奏部でこの手法が取り入れられている。中田は以前から「ポリリズム」という題名で曲を作ってみたかったという。なお、CMで使用した音源とCD化された音源は、歌詞が一部分異なっている。カップリング曲である「SEVENTH HEAVEN」とは、ユダヤ教などで説かれる天国の最高位をいう（詳しくは、セブンスヘブンを参照）。サビから始まる冒頭部分の歌詞に、同年の流行語「どんだけ」がフィーチャーされている。またPerfumeのメジャーシングルとして初めて、両曲のインストゥルメンタルが収録された他、「ポリリズム」のポリループ部分をカットしたショートエディットヴァージョンも収録されている。PVは「ポリリズム」のみが制作され、こちらでも地球や植物をCGでフィーチャーするなど、環境保護を訴求する表現が使われている。このPVのCGにはソエジマヤスフミ（ゴンゾ）が参加している。「SEVENTH HEAVEN」のPVは当初制作されなかったが、2008年春、フジテレビのWebサイト内コンテンツ「少年タケシ」とのコラボレート企画で、一般公募により制作された。初回限定盤は「ポリリズム」のPVを収録したDVDとの2枚組。また初回限定盤のうち50枚には本人たちの直筆のサインが入っている。またヴィレッジヴァンガード発売分については、裏ジャケットのデザインをモチーフにしたスリーブジャケットに封入されて発売された（数量限定）。2007年9月11日付のオリコンデイリーシングルチャートでは4位、週間チャートでは7位を獲得。初のトップ10入りを果たし、前作「ファン・サーヴィス［sweet］」の週間順位31位（2007年2月26日付）のセールスを大幅に上回った。なお「ポリリズム」のボーカルと「SEVENTH HEAVEN」のインストゥルメンタルをマッシュアップすると、違和感の無い曲を生成することができる（通称「ポリヘブン」）。翌年2008年のNHK紅白歌合戦にこの曲で初出場。後半トップバッターを務めた。2011年には、ピクサースタッフの推薦により、同社のアニメーション映画「カーズ2」の挿入歌（全世界で公開されるバージョン）に使用された。また、発売から3年以上を経て2011年5月度付でゴールドディスクに認定された。