枕バネに空気バネを用いたボルスタレス台車 C-DT61 形（動力台車）C-TR245 形（付随台車）で、軸箱支持は円錐ゴム支持、振子装置としてベアリングガイド式の車体傾斜機構をもつ。曲線通過時に線路への横圧を抑えるための機構として、片側の軸箱（車体端側）の支持剛性を柔らかい設定として車軸を常に線路と直角に保つ自己操舵機構を搭載する。当系列の自己操舵機構は、1990年頃から東京大学生産技術研究所の須田義大助教授（当時）らの協力のもと開発が進められた。1991年に完成した試作自己操舵台車C-DT955形2台は神領電車区のモハ380-58に装着され、1991年12月から営業運転に充当し長期耐久試験に供された。当時の自己操舵機構は、381系電車や165系電車にて各輪軸の横圧は各台車の進行方向前側が後側より常に大きくなっていることに着目し、進行方向前側の支持剛性を柔らかい設定としたものであった。そのため進行方向に合わせて支持剛性を変える必要性が生じ、各軸箱には支持剛性の可変機構が内蔵された。1994年8月に落成した当系列試作車両にも同じ機構が採用されたが、平均横圧は期待通り低減できたものの、各輪軸の横圧発生状況は想定と異なる結果となった。詳しい分析の結果、ボルスタレス台車では常に前側ではなく、車両端側の横圧が大きくなっていることが判明した。そこで1996年6月から落成した量産車では、車両端側の支持剛性を柔らかい設定で固定とし、可変機構を省略したことで保守性も向上した新しい自己操舵機構とした。試作車両についても量産車と同様に改造された。なおこの2種類の自己操舵機構は、それぞれ別にJR東海が特許を出願している。
主回路制御はVVVFインバータ方式を採用し、整流素子にGTOサイリスタ(4500V/500A)を用いた主変換装置は東芝製である。集電装置はシングルアーム式パンタグラフのC-PS27形で、いずれもJR東海の在来線用車両では初の採用である。曲線通過対策として搭載された本系列の車体傾斜機能は、台車に搭載したベアリングガイド式の車体傾斜機構をコンピュータ制御の空気シリンダで動作させる制御付き自然振子方式である。車体傾斜を曲線走行時の超過遠心力のみに依存する381系の自然振子方式にみられた「振り遅れ」「揺り戻し」を解消し、乗り心地を改善して曲線通過速度の向上を図った。最高速度は 130 km/h 、曲線通過速度は最大で本則+35 km/h（半径600 m 以上）である。パンタグラフはシングルアーム式で車体の屋根に直接搭載され、制御付き振子機能の使用は架線の対策がなされた名古屋 - 松本間に限られる。パンタグラフ折りたたみ高さは 3,850 mm まで下げられ、建築限界が中央本線中津川駅以東より小さい身延線への入線も振子機能を停止した条件下で可能である。
ステンレス製の軽量構体を採用し、運転台を含む前頭部のみ普通鋼製である。外部塗色はステンレス地肌の無塗装で、車体側面中位にピンストライプ様の意匠としたブラウンの帯を、正面 および 客室窓直下の車体全周にオレンジ色の帯を配する。客室窓および正面窓枠周囲は黒色である。客用扉は、主に自由席として使用する車両には片側2か所、他の車両は片側1か所に設ける。車体断面は客窓部分のみが垂直で、屋根肩と窓下裾部を車体傾斜に備えて大きく絞っている。輸送状況の変化に応じ複数の編成を併結・切り離しする運用方をとるため、中間に連結する必要のある運転台付車両の前頭部には貫通路が設けられ、貫通扉として両開き式のプラグドアを備える。常に長野方先頭に連結される運転台付グリーン車クロ383形（基本番台）のみは貫通扉を設けず、先頭部には前面展望に配慮したパノラマ様式の座席を設ける。内装は、グリーン車は青色基調、普通車はグレー基調の配色である。従来車両に比べ居住空間の拡張がなされ、座席は前後の間隔（シートピッチ）をグリーン車で 1,200 mm、普通車で 1,000 mm に拡大したほか、座面の幅もグリーン車で 460 mm 、普通車で 455 mm を確保している。側窓は天地寸法を 850 mm に拡大している。バリアフリー対応として、モハ383形（基本番台）に車椅子対応設備を設けるほか、客用扉にドアチャイムを設置する。
編成中の電動車と付随車が同数となるMT比 1:1 の列車組成とし、電動車は全て偶数向き（東海道本線上での下り神戸方）に連結される。主回路を構成する電装機器をすべて1両の電動車に搭載する 1M 方式を採用し、各車両の形式はすべて「383」である。偶数形式（382形）は存在しない。
当市には静岡県東部総合庁舎が置かれるなど、静岡県は県東部の拠点都市として位置付けている。このため、全国紙の支局、郵便事業の統括支店、東京電力の支店(静岡県の富士川以東を統括)も置かれている。金融機関もスルガ銀行と静岡中央銀行の2行が本店を設置している。沼津は伊豆国と駿河国との境目の後者、旧駿河国の側に位置するが、前者、つまり旧伊豆国側に位置する三島市と市街地が連続している。また、裾野市、駿東郡清水町、長泉町とも市街地が連続し、都市圏を形成している。鉄道では東海道本線と御殿場線の分岐点であり、道路網では東名高速道路沼津ICが伊豆半島への玄関口となるなど、交通の要衝となっている。しかし、西湘バイパスが小田原箱根道路と直結するなど、競合する相模湾岸の道路の整備の結果、首都圏から当市を経由しない伊豆半島へのアクセスが増えている。また、新幹線駅は上記に述べた通り、緩い地盤を避けるために当市内には設置されておらず、隣接する三島市と富士市に置かれている。百貨店や大規模な商店街などがあり、商業の売上高も静岡や浜松に次ぐ規模である。物流の上でも浮島沼辺りの国道1号沿いに倉庫街があり、地域の商業を支えている。しかし、旧来の商店街は個人経営の店が多いことや後述する人口減少にも伴い活気が往年ほどには見られず、沼津駅の南に少し離れて位置する「アーケード名店街」と呼ばれるかつての高級商店の並ぶ通りにおいては、シャッター通り化といった現象も見られる。1876年8月21日の静岡県成立以降、静岡市や浜松市と並ぶ拠点都市として発展してきたが、近年は人口減少が続き、人口規模では富士市が上回るなど、拠点性は縮小傾向にある。現状を打開するために周辺市町と政令指定都市構想を検討しているが、当市や周辺市町の財政が健全で合併の必要性が薄いことなどから進展していない。