秋田新幹線「こまち」用として当初は5両編成で落成したが、開業から1年を迎える1998年（平成10年）1月に編成の増強が発表され、12月に増結付随車E328形が登場して6両編成となった。最高速度は在来線区間が130km/h、新幹線区間が275km/hになっている。引張力・加減速特性などはE2系と同じで、単独走行およびE2系との併結運転時でも特に調整などは行っていない。在来線区間走行時は電圧および信号のATCからATS-Pへの切り替えを行っている。2013年（平成25年）4月時点では6両編成26本（156両）が秋田車両センターに配置されていた。E5系との併結編成により「やまびこ」・「なすの」で使用される。当初は「なすの」運用を除けば「こまち」のみの運用であり車体側面のロゴは「こまち」の横に「JR Akita Shinkansen」（試験運行時は「SERIES E3」も）と表記されているが、運用が拡大したためこの表記を消した。「やまびこ」・「なすの」運転時には時刻表に「こまちタイプ車両を連結」と追記される。上越新幹線での営業運転実績はないが、試運転・検査や新潟新幹線車両センターでの展示公開などでの乗り入れは行われたことがある。2011年11月19日より、E5系との併結しての営業運転が開始された。前述するようにE5系との併結運転の場合、最高速度や加速度は本系列と同等に調整して運転される。2013年9月28日実施のダイヤ改正にて、E3系0番台とE2系の併結運転が終了した。これにより、E3系0番台と併結運転を行うのはE5系のみとなる。2014年3月15日実施のダイヤ改正にてR編成は秋田新幹線区間での定期運用が終了し、E5系との併結で「やまびこ」・「なすの」の運用となっている。2017年3月25日にE3系0番台による団体専用列車『秋田新幹線開業20周年記念号』が運転され、R21編成が充当された。およそ3年ぶりにこの車両が営業列車として秋田新幹線区間を走ったことになる。
編成中の1両（11号車・E311形）はグリーン車で、ほかの車両が普通車となっている。400系とは異なり、グリーン車の座席配列は2列+1列から2列+2列に変更されている。普通車の座席配列はグリーン車と同じく2列+2列であるが、シートピッチが異なる。2両に1か所程度の割合で、真空式を採用したトイレが設置されている。
シングルアームパンタグラフ PS206 を1編成あたり2基搭載する。パンタグラフ搭載車両とその隣の車両にまたがる形でパンタグラフカバーが装着される。新幹線区間では2基とも使用するが、在来線区間を走行する際には1基のみ使用する。
出題時には参考として、現地通貨と日本円のおおよその換算レートが紹介されていたが、経済・政治などの情勢の変化に応じた通貨単位やレートが、番組放送期間中に変化した。とりわけ放送当時の1980年代、中南米諸国の経済危機によるハイパーインフレへの対応から頻繁に通貨が切り上げられ（ボリビアの通貨の換算レートが10,000ボリビアペソ=0.1円ということがあった）、時にはいくつかの現地通貨の呼び名が頻繁に変わった（ブラジルのクルゼイロ→クルザードなど）。先進国においても、1985年のプラザ合意による急速な円高ドル安が進行したことなども、そうした視聴者の印象を高めたと考えられる。ちなみに、番組開始の時点での米ドルは1ドル約240円だった。解答を日本円ではなく現地通貨で当てる方式のためか、珍解答がしばしば出た。中でもアメリカの豪邸の値段を当てる問題（1987年11月5日放送）で、ゲストの井森美幸が「7千兆（ドル）」（当時のレートで約98京円）という余りに巨大過ぎる金額の解答に、たけしは「（井森は）飛ばしましょう」と呆れ返り、アシスタントの西村も本来なら金額を円に換算して発表するところを「分かんないですね。天文学的数字です」と苦笑しつつコメント。それでも井森は「訳も有るんです」と理由を説明したが、石坂は大笑いが止まらず、巨泉も吃驚仰天しながら井森に「あなたの書いた値段というのは、アメリカ全体の国家予算よりまだ高いんだよ」と返していた（後日井森が『クイズダービー』にゲスト出演した際、巨泉から「恐怖の7千兆ドル、井森美幸ちゃんに来て頂きました!」と紹介されている）。ほか同じく井森の「500億マルク」（当時のレートで約4兆円）等のような巨額の値段を書いた場合、西村が円換算の発表を「計算出来ません…」と拒絶することも多々あった。また、ハンガリーからの唐辛子に関する問題（1987年1月8日放送）で、ゲストの草笛光子は「700万（フォリント）」と回答した際、西村は「11億2000万円です」と発言後にスタジオは思わず爆笑、巨泉も司会席から立ち上がって駆けだしてしまう程だった。草笛はこの日のエンディングで、あまりのバツの悪さにその場から抜け出そうとした為、巨泉から「30年来の友達じゃないの。そんな逃げないでよ」と宥められたが、「もう生きてるのイヤ!恥ずかしくって…」とこぼしていた。さらに1988年11月3日放送分の3問目、セネガルからのゴルフのようなものに関する問題で、ゲスト解答者だった松崎しげるが「25CFAフラン」と表示した際、西村は「12円50銭です」と発言した（のちに松崎は「250CFAフラン（約125円）」と書き直すが、正解は「500万CFAフラン（約250万円）」で、ご多分にも漏れず結果はロストボールだった）。特別番組として放送された『クイズまるごと大集合』では、まれに日本国内の問題が出題されたが、律儀にも換算レートが「1円=1円」と表示されていた。