陸軍第5次編制で1993年に第1軍団の直轄部隊として指揮下にあった第27空挺旅団は第31装甲擲弾兵旅団と合併し第31空挺旅団となる。1994年に師団は解散し、第4装甲擲弾兵師団と合併され、司令部をレーゲンスブルクに置き新たにコマンドー空中機動部隊 / 第4師団となる。第9空挺砲兵連隊は現役部隊化し第9空挺砲兵中隊として再編成されも1996年に解散される。第9軍楽隊と第9空挺通信中隊は引き続いて新師団の隷下におかれた。2003年に第200空挺通信中隊に改称し、2007年には第100空挺通信中隊と同時に解散され、特殊作戦師団の基幹部隊として空挺通信大隊に再編成された。第9空挺通信教導大隊は解散され残余は第1山岳師団に合流した。第9軍楽隊は第10装甲師団の第50指揮支援連隊に合併・解散した。
低重心化と軽量化のため車体をアルミニウム合金製とした3車体4台車の連接構造で、形式はクモハ591形と称し、Mc1 - M2 - Mc3の3車体で1両という扱いであった（形式称号はM2に標記）。車体長は両端の先頭車が14,150mm、中間車が10,500mm、全長は44,900mmであった。振り子構造が乗務員に与える影響を比較検討するため前面形状は両端で全く異なり、一端 (Mc1) のデザインは後の201系・205系に類似した（ただし窓周りは黒色処理されていない）前面非貫通の異型2枚窓低運転台で、もう一端 (Mc3) は当時の583系に似た非貫通の高運転台（愛称表示器部が凸となっており多少流線型をしている）といった構造であった。なお愛称表示器の表示は「振子車　クモハ591」「高速　クモハ591」「曲線高速」「試運転　川崎重工」などいくつかの種類があった。走行に必要な機器は後述するようにMc1・Mc3の床下に集約搭載されており、中間のM2には便所が設置され、同車体の床下には冷房機、汚物処理装置、水タンクが搭載された。台車は、いずれも動力台車とされ、Mc1の運転台側がDT94、Mc3の運転台側がDT95、中間の連接台車がDT96と称した。これらの台車は軌道への横圧軽減対策として移動心皿方式と自己操舵方式の二種が、曲線での乗心地改善のための車体傾斜機構にはリンク式とコロ式が採用されている。DT94は横圧軽減対策として移動心皿方式を採用し、油圧リンクにより遠心力を分散する方式で、車体傾斜機構はリンク式である。これに対しDT95は横圧軽減対策はDT94と同様の移動心皿方式であるものの、中心ピンを抜いて移動させる方式で、車体傾斜機構はコロ式でコロへの荷重を減らしてスムーズに作動させるための特殊な空気バネによっても車体を支える方式である。また連接台車のDT96は、横圧軽減対策としてZリンクを介して車体の変移を台車に伝え、車軸を転向させる自己操舵方式を採用しており、この機構こそは本系列で連接構造が採用された主因であった。なお、車体傾斜機構はDT95と同じコロ式である。レール面上からの振り子中心高さは2,100mm、車体の最大傾斜角は6°とした。制御器は二種が併用された。力行時に抵抗制御のみを行うCS42がMc3に、力行時に抵抗制御を行うのはCS42と同様であるが高速制御時と制動時にサイリスタによるチョッパ制御（界磁チョッパ制御）を行うCS41がMc1に搭載されている。主変圧器は容量1,155kVAのTM19、主整流器はシリコン整流器のRS40でMc3に搭載された。また制御器に合わせて主電動機も二種が併用され、CS42にはMT59X直流直巻電動機4基がDT95とM2-Mc3間のDT96に、CS41にはMT58X直流複巻電動機4基がDT94とMc1-M2間のDT96に、それぞれ装架された。駆動装置は中空軸平行カルダン駆動で歯数比は共通で4.05となっており、電動機定格回転数は2,385rpm、公称定格速度は95.4㎞/hと高速運転を重視した特性である。ブレーキ方式は発電ブレーキを常用することとされ、CS42とMT59Xの組合せでは、4基の電動機をそれぞれ独立した主抵抗器につなぎ、4群の発電ブレーキ回路を構成している。そのため、1基の電動機で滑走が発生しても電流の低下を検知して個別に再粘着可能であった。これに対し、CS41とMT58Xの組合せでは、界磁チョッパ制御により発電ブレーキを作動させるため、再粘着制御は界磁電流を絞り込むことにより行なわれる。本系列は交直流電車であり、交流区間での電力回生ブレーキ構成には複雑な回路付加が必要であったため、自重増大を嫌って電力回生ブレーキの搭載が見送られている。また発電ブレーキ常用を前提として設計されたため、空気ブレーキは補助的なものとされ、機器の軽量化を目的として機関車や客車、貨車が採用するのと同系のCLE電磁自動空気ブレーキが採用された。キハ181系気動車と同じ方式である。パンタグラフは、下枠交差式のPS905がM2とMc3に装備されたが、M2のものは自然振り子作用時に、車体の傾きによる位置・姿勢の変化をキャンセルし、空気圧により機械的に軌道の直上に保持する機構が備えられている。この時点でMc3の固定方式でも問題はないと考えられていたが、比較のために両方式が採用されたものである。冷房装置はMc1・Mc3の床下にAU33Xが、M2の床下にAU34Xがそれぞれ搭載された。塗装は当時の特急形電車と同様に、クリーム4号地に窓周りを赤色（赤2号）とされた。Mc3の塗装は後に登場した183系や485系の高運転台型でも採用された。Mc1は前面にまで赤帯が巻かれている。営業運転に供する車両ではないが、側部には電動式の行先表示器が設置され、室内の一部には軽合金製の簡易リクライニングシート（R50）が設置されていた。