冷房搭載後の当形式は4連・6連運用が主になり、普通運用から特急運用まで幅広く使用された。6連に関しては、先頭台車が電動台車のため、北総開発鉄道北総・公団線（現・北総鉄道北総線）や京浜急行電鉄本線・空港線にも乗り入れた。1990年末 - 1991年初頭には3059 - 3062で3100形コイルバネ台車装着車2両ユニットの3111・3112を上野寄りに連結した6連運用も存在したが、その後は他形式と連結する事例はなかった。また、1990年と1992年（平成4年）の夏には8連で組成され、2回とも3059 - 3062+3063 - 3066の組成であった。当形式は現行標準色への塗装変更の対象から外れ、「赤電」各形式の塗装変更を開始した1993年（平成5年）6月以降に定期検査出場した車両もファイアーオレンジ塗装であった（3067 - 3070が1993年12月上旬に出場したのみ）。1994年（平成6年）10月11日 - 20日に鉄道の日・改軌35周年イベントに関連して、3059 - 3062が登場時のツートーンカラー（前述）に変更された。その時は同編成をあしらった記念乗車券も発売された。期間中、同編成は日替わりで特設ダイヤが組まれ、イベント終了後も1995年（平成7年）2月中旬に廃車されるまで、4連運用のダイヤで運用された。
ヨットの代表選手としてオリンピックに出場したこともある（ミュンヘンオリンピックで15位になり、ジョークで「フアン・カルロス・スペイン1世・ミュンヘン15世」と呼ばれた）。また、アマチュア無線家としても知られる。コールサインはEA0JC（Juan Carlos）。フェルナンド・アロンソなどスペイン人レーシングドライバーの参戦も多いF1や、スペインで人気が高いMotoGPの大ファンであり、F1やMotoGPのスペインGPには毎年のごとく来場している。モナコのアルベール2世大公などを例外として、一国の元首クラスの要人としては異例のことである。MotoGPライダーのアンヘル・ニエトとは友人であり、1982年のスペインGP前にはニエトを当時の最高峰クラスであるGP500クラスにスポット参戦させるため、自らスペインのホンダ現地法人を通じてホンダ・レーシング（HRC）にかけ合い、ニエト用にNS500を貸し出させたというエピソードもある。また2008年のスペインGPでは、当時犬猿の仲だったダニ・ペドロサとホルヘ・ロレンソの間の仲介に入り、表彰式で二人を半ば無理やり握手させた（これが契機となり、後に二人は和解している）。2013年7月30日、モロッコ国王ムハンマド6世が、モロッコ国内で犯罪を犯し、服役していたスペイン人48人に恩赦を与え、釈放した。この中には、4歳から15歳までの11人の児童を強姦した者も含まれており、モロッコ国内では強い反対があった。モロッコ法務省は、この恩赦がフアン・カルロス1世の要請に基づくものであるとしている。一方、スペイン王室は、釈放を求めたことを否定し、モロッコで服役しているスペイン人受刑者の処遇について関心をよせたに過ぎないとしている。この恩赦は、8月4日に取り消されている。
物語は、キューブからの脱出を試みる男が罠によって惨殺される場面から始まる。迷い込んだ部屋で男は壁のノズルから液体を吹き付けられる。匂いや味がしないことがわかり水だと思って安堵したのも束の間、おそらく人食いバクテリアのようなものが含まれていたのだろう、男が手を擦ると彼の体はすでに分解し始めており、たちまち全身が溶けて崩壊するのだった。そんな光景も、キューブの技師エリックと、上級技師の同僚ドッドにとってはモニターを通して見飽きたものだった。エリックは目の前でチェスに没頭するドッドをモデルに「チェスマン」なるスーパーヒーローのスケッチを描きながら、同時にそのチェスを頭の中だけで解き、易々とドッドを負かしてしまう天才である。長いこと戻らない他の同僚のことをエリックはしきりに尋ねるが、ドッドはキューブでの仕事について深く詮索しないようたしなめる。彼らはエレベーターを通じて、「被験者」のレム睡眠状態を記録すること、という「上の階」からの指令を受け取る。エリックは被験者レインズの夢の中に、娘のアンナと明るい森の中を歩いていて捕らえられる場面を見る。キューブの中でレインズは他の被験者たちに出会うが、一人の男の額には彼女を捕えた兵士たちと同じタトゥーがあった。しかし、誰もがキューブ以前の記憶を失っているのだった。エリックの知るところによれば彼らは過去に死刑を宣告されたものの、記憶を消されてキューブの被験者となることを自ら選んだ者たちのはずだった。しかしレインズが署名した同意書がないことに気づいた彼はドッドを説得し、手違いを「上の階」に報告すべきだと言う。彼が上の階に連絡しようと電話に手を伸ばしたその時、電話のベルが鳴り響く。上からの直々の指令で、外界に通じているとされる出口の部屋に辿り着いた被験者に「処理」をせよという。彼らがモニターの中に見つけたのは、いなくなったはずの同僚オーウェンだった。「神を信じるか」との問いにノーと答えたオーウェンは焼却されてしまう。エリックはドッドを問いつめ、キューブの目的が非道なものだと知ると、レインズを救って出口に導こうとエレベータで下の階のキューブ内に降りて行ってしまった。次にエレベータの扉が開いたとき、監視室に入ってきたのはエリックではなく彼らの「上司」、ジャックスだった。二人の部下に命じて速やかにエリックらを殺しにかかるジャックスを前に為す術もないドッドだったが、エリックの残した絵―レインズとアンナを救うスーパーヒーロー、「チェスマン」ドッドと「ブレインマン」エリック―を見て、命を賭けた行動に出る。出口の部屋に辿り着いたエリックとレインズは外部に直通する秘密の出口を使い、水路を通ってキューブを脱出する。しかしすでに追跡の部隊（劇中で「スクワッド」と呼ばれる、キューブの扉のマークを額に彫られた兵士たち）が迫っており、レインズを逃がしたエリックは麻酔銃で意識を断たれ、捕まってしまう。エリックが手術室で目覚めると、そこには医師とジャックスがいた。ジャックスはレインズの脱獄を仄めかし、エリックの反逆と破壊活動の罪に対し終身刑二回分の「追加」を告げる。彼ら監視員もまた、死刑を免れたキューブの囚人にすぎなかったのだ。手術が始まり、彼は夢うつつのうちに、アンナと再会しスケッチを眺めながらエリックを「ヒーロー」と称えるレインズの姿を見る。それから間もなく、他の囚人たちに囲まれてエリックは目を覚ました。人間離れした計算能力はそのままに、記憶も人格も失った彼は壁に頭を打ちつけながら「ここは緑の部屋だ、青の部屋に戻らなきゃ」とつぶやくのだった。