本系列では先行して設計された支線区用の125系と同様、各電動車の後位寄り台車のみを主電動機を装架する電動台車とし、全電動車ないしそれに準じた編成とすることで1列車として運行するのに必要な出力を確保している。この「0.5Mシステム」の導入により、編成内各車の重量均一化と牽引力の分散による車両間衝動の抑制、冗長性の確保、編成組成の自由度の向上、前述の全車共通設計による設計・製造の合理化が図られた。こうした機器構成により、MT比1:3まで主電動機を開放した状態で 35 ‰ 上り勾配での起動が可能となっている。最高速度は 120 km/h 、台車・ブレーキなどの改造で 130 km/h への向上に対応する。なお、メディア報道では、本系列が両先頭車を電動車としたことを捉え、電動車が付随車に比べて重心が低く転覆し難いという理由により、JR福知山線脱線事故の影響で急遽設計変更したかのように報じる向きもあったが、先に125系でこれが採用されていることもあるため、これは誤りである（これらの報道の中で先頭車の運転台寄り台車が従台車であることや､「0.5M システム」の導入目的について触れたものはない）。Mc車およびM車に搭載された集電装置によって取り入れられた直流1,500Vは、下り寄りに隣接するM'車およびM'c車にも車間に渡されたWKE20ジャンパ連結器を介して車両制御装置に供給される。補助電源に関してはWKE21ジャンパ連結器を介して編成に引き通されており、異常時の冗長性を確保している。このほか低圧回路用（直流100V）のWKE108ジャンパ連結器、情報配信装置用のMY119コネクタを備え、元空気だめ管 (MRP) 引き通しは連結器直下に設置されている。
製造前の計画では外装は側面が旧塗装の207系と同一の窓下に濃淡ブルー帯、前面が先述の通り黒色仕上げとなる予定であったが、実際の落成に際して帯色は濃紺色とオレンジ色の配色に、前面は先述の通り濃紺色仕上げにそれぞれ変更され、戸袋部分には当初の予定にはなかった濃紺色帯が追加され223系に近いデザインとなった。なお207系や205系は本形式落成後に営業運転で使用される全編成が本形式と同じデザインに変更されている。
東海道本線・山陽本線(JR京都線・JR神戸線)の普通列車(京阪神緩行線)で使用されていた201系・205系の置き換えと、福知山線脱線事故で廃車となった207系の補充のために製造され2005年12月1日より営業運転を開始した。編成記号はD 。JR西日本では新型通勤形電車として1991年～2003年まで207系が改良を重ねながら製造されたが、投入開始から約15年経過しその後の社会情勢の変化や技術の進歩に対して充分な対応が困難となり始めていた。そこで陳腐化の目立つ各駅停車用の201系・205系の置き換えを行うに当たり全面的な設計の見直しが図られ本系列が開発された。力行・ブレーキの台車単位制御やイーサネットを活用した車内伝送システム、側構体のレーザー溶接など、自社・他社での15年間の技術開発や運用で得られた成果を積極的に取り入れ、随所に新機軸を盛り込んだ。コストダウンや工期短縮にも配慮され、部材別組立・後取り付けのユニット化や構体の全車共通設計化が図られている。
ブクステフーデのオルガン作品は、自由曲、コラール編曲ともに約40曲が現存する。自由曲の多くは、即興的なプレリュードと対位法的なフーガを含んでいるが、「前奏曲とフーガ」と通称されるように、一対のプレリュードとフーガから構成される作品は少ない。典型的な楽曲構成は、北ドイツ・オルガン・トッカータといわれる5部形式であり、冒頭部-第1フーガ-間奏部-第2フーガ-終結部といった展開を示す。BuxWV137, 148のように後続するフーガに代えてオスティナート形式が導入されることもある。自由な部分は即興的な性格が強く、とくに冒頭部は入念に展開され、技巧的なパッセージや大胆な和声進行等を伴って、リズム、テンポ、拍子のさまざまな対比が試みられる。リューベックの聖母マリア教会のオルガンは足鍵盤のストップ数が最も多く、ブクステフーデのオルガン作品においても低声部は重要な役割が与えられており、BuxWV137, 143のように足鍵盤の技巧的なソロで開始する楽曲も存在する。また、フーガでは二重対位法やストレッタが多用され、足鍵盤が独立した声部を担当してテクスチュアに厚みが加えられている。その他の自由曲としては、3曲のオスティナート楽曲や足鍵盤をもたないカンツォーナ等がある。ニ短調のパッサカリア（BuxWV161）は、後にヨハネス・ブラームスが関心を寄せたことでも知られており、足鍵盤をもたない自由曲は、チェンバロによる演奏も可能である。一方、オルガンのためのコラール編曲は、コラール前奏曲、コラール変奏曲、コラール幻想曲に分類される。コラール編曲の大半を占めるコラール前奏曲は、会衆によるコラールの前奏として用いられたものであり、コラール旋律が豊かに装飾されて上声部に置かれ、他の3声部が手鍵盤と足鍵盤に分けて伴奏される。また、コラール幻想曲においては、声楽コンチェルトの作曲技法が応用され、コラールの各フレーズが即興的に大きく展開されており、滔々と流れるファンタジーのうちに、ブクステフーデの敬虔な信仰心を感じさせる。ブクステフーデのオルガン作品に見られる即興性は、17世紀北ドイツにおけるスティルス・ファンタスティクス（幻想様式、stylus fantasticus）の典型とされる。スティルス・ファンタスティクスとは、ヨハン・ゴットフリート・ヴァルターが1732年に出版した『音楽事典（Musicalisches Lexicon）』によれば、あらゆる制約から解放された様式であり、ヨハン・マッテゾンは、『完全なる楽長（Der vollkommene Capellmeister）』（1739年）において、ブクステフーデの前奏曲（BuxWV152）をスティルス・ファンタスティクスの実例として挙げている。リューベックでブクステフーデの演奏を目の当たりにしたバッハは、中部ドイツのアルンシュタットでその成果を試したものの、礼拝時のオルガン演奏に奇妙な変奏や多くの耳慣れない音を混入させたとして教会当局から強く叱責されたが、このことは北ドイツの音楽風土の特異性とともに、ブクステフーデの音楽の自由な性格をもよく示している。この他、チェンバロまたはクラヴィコードのための作品として、21曲の組曲と6曲の変奏曲が現存する。マッテゾンが『完全なる楽長』で言及した7つの惑星の性質を模した組曲（BuxWV251）は今日消失している。一方、ニ短調の組曲（BuxWV deest）は、1710年にアムステルダムで出版された作者不詳の組曲のなかから、2004年にピーター・ディルクセンによって発見されたものである。これらの組曲はいずれもアルマンド、クーラント、サラバンド、ジーグという舞曲の標準的な配列を基本とし、スティル・ブリゼが頻繁に用いられる。また、カプリッチョーサにもとづく32の変奏曲（BuxWV250）をはじめとする世俗的変奏曲では、鍵盤楽器による多様な変奏技法が追求されている。