山手線用の101系は、将来的に総武緩行線に転用することを前提に投入されていたが、赤羽線も1965年7月から山手線と同じ8両編成になっており、車両の配置も山手線と同じ池袋電車区であった。その絡みもあり、山手線に103系が投入されて捻出された101系を用いて赤羽線の101系化を行った。編成は山手線と同じ黄色（黄5号）の6M2Tが用いられたが、山手線同様に首都圏ATC化路線に指定された関係で103系化する必要が生じ、1978年2月までに103系4M4Tにて置きかえられた。
101系は中央線・大阪環状線・山手線・総武線を中心に車両の増備がなされたが、電動機の熱容量問題から駅間距離の短い路線での使用は不利な状況で、比較的どのような路線でも使える103系が製造され始めると、101系にとって一番条件に合わない山手線から撤退する。ここでは、時系列的に各路線への進出を見ていくことにする。
101系では、電気ブレーキとして発電ブレーキが搭載されたことによる主抵抗器の発熱量の増大が予想されたため、従来の自然通風式を改めて強制通風式の主抵抗器を採用した。主抵抗器はM,Mc車の電動発電機の両側に2群に分けた薄鋼板製のケーシングに収められ、2群の中央に置かれた冷却用送風機により送風を行う。この送風機は電動発電機も兼ねており、電動発電機の電機子軸を両側に延長してその延長部分に送風用ファンを付けた形となっている。第1群側には減流抵抗器が1個余分に納められている。
ブレーキは、電磁直通方式のSELD方式である。大手私鉄におけるHSC-Dブレーキ（1954年に小田急電鉄で初採用）とほぼ同一のもので、空気ブレーキと電気ブレーキを連動させ、迅速かつ強力なブレーキ性能を得られるシステムであり、試作車では制御機構として上述の応加重装置も装備した。それと同時に「セルフラップ機構」が導入された。ブレーキハンドルを回した角度に比例してブレーキ力が働くシステムで、ブレーキ操作が著しく単純化・省力化されたことは重要である。空気ブレーキが応答性の高い電磁直通ブレーキに変更されたのに併せて、基礎ブレーキの構成も一新され、車体にブレーキシリンダー1基（80系は2基）を設置してそこから各台車にブレーキロッドでブレーキ力を伝達していた従来の構成を全面的に改め、各台車に4基（つまり各車輪ごとに1基）のブレーキシリンダーを設置して伝達距離を大幅に短縮することにより、応答性と保安性を向上させた。
台車は、電動車が新開発のDT21形である。付随車については、初期車は電動車化が計画されていたため、モーター取り付け準備が施されたDT21T形としたが、その後通常の付随台車のTR64形に変更されている。鋼板プレス部材を溶接組立したウイングばね形のボルスター式ペデスタル台車で、気動車用のDT22形（ただし枕バネの吊り方は若干異なる）と主要部分を共通仕様としている。開発時点では、金属ばねより格段に乗り心地が優れるなど長所の多い空気バネ台車がすでに技術的に確立されつつあり、本形式にも使用可能であった（空気バネ台車を試験的に装備しての試運転も行われた）が、国鉄では製造コスト低減のため、通勤電車用台車の枕ばねにはコイルばねを採用した。軸ばねが既に国鉄で実績のあるペデスタル支持のウイングばねとなったことも、コスト面やライセンスの問題を背景としている。DT21の平凡な設計はペデスタルのメンテナンスが必要という課題はあるものの、構造が単純で特許の縛りもなく、どの車両メーカーでも製造でき、基本的に低コストで作れるメリットがあった。DT21系はその後、本形式以外の通勤・近郊形電車にも広く採用され、国鉄電車用の廉価な台車として四半世紀に渡って製造され続けた。廃車になった車両の台車の一部は、103系3000番台や121系などに流用されている。
地上2階・地下1階建の木造建築で、施工は清水組。1階は応接間や台所、居間兼食堂、2階は主に寝室や浴室として使われていた。移築前は和館が併設されていたが、部材が残っておらず復元されなかった。設計者のアントニン・レーモンドは、フランク・ロイド・ライトが1919年に帝国ホテル建設のため来日した際に助手として連れてきた建築家である。レーモンドが独立して間もない頃の設計であり、5原則「自然、単純、直裁、正直、経済的」に基づき独自のデザインを目指しているものの、家具など細部にはライトの影響がみられる。屋根の勾配を緩くし、1階と2階の間に庇を設け、水平性を強調する意匠とした。外壁は、1階は垂直方向の堅羽目板張り、2階は水平方向の下見板張りとして変化を付けている。2階の2か所に壁面を後退させてバルコニーを設け、寄棟造の屋根を雁行させて単調な直方体とすることを避けた。窓など開口部は大きくとられ、青緑色の鎧戸が設えられている。全館にスチーム暖房が採用されていたが、施主のリクエストにより応接間に暖炉が設けられた。エリスマンの妻が日本人であったことから、浴室とトイレはそれぞれ独立した造りになっている。現在は元町公園の施設として、館内を無料で見学できる。2階では山手や洋館にまつわる資料を展示。台所はカフェに改装され、2014年からは「しょうゆきゃふぇ」として営業。醤油パンや生プリンなどを提供している。地下は貸ホールとして展覧会などに貸し出される。同公園内にはベーリック・ホールと山手234番館も同様に一般公開されている。みなとみらい線元町・中華街駅から徒歩8分、JR根岸線・市営地下鉄桜木町駅から神奈川中央交通バス11系統、「元町公園前」下車。第2水曜日休館。