製造当初はおもに普通列車運用を中心とし、朝夕ラッシュ時のみ最長7両編成を組んで特急・急行に使用され、1971年（昭和46年）からは日中の急行にも使用されるようになった。1973年（昭和48年）5月10日のダイヤ改正で特急は終日6両編成以上で運行されるようになったため、同改正で運転を開始した2000形とともに冷房改造車が6両編成で日中の特急に使用されるようになった。また翌1974年（昭和49年）5月20日のダイヤ改正では2000形が6編成揃い、日中の特急・急行を全面的に冷房車で運用することになったため、特急運用は減少したものの4両編成で日中の急行に使用されるようになった。1970年代から冷房改造などの様々な改造が施されている。以下に1989年（平成元年）までに実施されたおもな改造を記す。1989年以降の動きは後述する。
台車は固定軸距2,150mm、車輪径860mmのコイルバネ台車である川車621（電動車）/川車622（制御車）を使用している。最終製造の631・681では台車形式が川重KW-7/KW-8に変わっているが、基本構造は川車621/622と同一である。駆動装置にはカルダン駆動方式（WN式）を採用したいわゆる高性能車である。本形式以前に製造された高性能車の1000形・1300形は電動車2両に動力関係機器を分散させるユニット方式となっていたが、本形式はMT比1:1とし、電動車1両に動力関係機器を集中させる1M方式としており、2両ユニット方式に近い性能を実現するため主電動機は135kWの大出力電動機（三菱電機MB-3070-A）を採用している。パンタグラフはモ600形の運転台寄り屋根上に設けている。
車体は1両（ク653）を除き全普通鋼製で、従来の車両より車体長さを延長し、全長19.5m（車体長19m）の大形車体としている。扉は300形と同じ片側3扉配置であるが、幅1,300mmの両開き扉としてラッシュ時の乗降時間の短縮が図られている。客室側窓は上段下降下段上昇式のユニット窓である。当初の塗装は当時の西鉄標準色である上半分クリーム色、下半分あずき色のツートンカラーであった。扉と窓の配置はd1D3D3D2で、京阪電気鉄道・阪急電鉄・阪神電気鉄道などで採用例が多い、いわゆる関西型である。前面は中央に貫通扉を設けた貫通形で、貫通扉上に前照灯を設置し、前面両側窓上に通過標識灯と兼用の尾灯を設けている。
形式は電動車のモ600形と制御車のク650形の2種類である。モ600形は大牟田方の先頭もしくは中間部に連結される車両で、ク650形は福岡・太宰府方の先頭車である。モ600形-ク650形の2両編成と、モ600形+モ600形-ク650形の3両編成が製造された。全車両とも片側に運転室を備えており、中間車は製造されなかった。3両編成については、中間部のモ600形も先頭車と同様、大牟田方に運転装置を設置しており、保守点検などの際には先頭車を切り離し、2両のみでの運行も検討されていた。なお後年の改造で運転台なしの中間車も登場したが、これについては後述する。ク650形には電動発電機 (MG) 、電動空気圧縮機 (CP) を備える。
正式な国交がある通信国として、外交使節である朝鮮通信使も再開した。室町幕府に対しては4回訪日した朝鮮通信使が、江戸幕府では将軍の代替わりごとに将軍家を祝賀するために来訪して、公式の外交関係が保たれた。通信使は第2代将軍徳川秀忠の時代から始まり、国交回復までの回答兼刷還使3回と通信使が9回、約200年に渡って合計12回の来訪を行った。李朝では文禄・慶長の役の影響で警戒をしており、朝鮮半島での外交交渉は倭館に滞在する対馬藩の使者との間で行われ、将軍の使者は直接に朝鮮国王には派遣されず、日本使節は漢城や内陸部には入らなかった。李朝は江戸幕府の政治について、室町幕府と同じく国政を行うのは天皇ではなく将軍だと解釈した。そこで、室町時代と同様に将軍に対して通信使が派遣された。交渉の実務記録は、対馬藩の記録が宗家文庫として残っており、他に対馬藩儒の雨森芳洲による『交隣提醒』や『交隣始末物語』、松浦霞沼『朝鮮通交大紀』、草場佩川『津島日記』などがある。室町時代の外交文書『善隣国宝記』に続いて、江戸時代には『続善隣国宝記』も書かれた。対馬藩の藩儒である雨森芳洲は、第9次通信使の申維翰と親交を結び、申維翰は体験記として『海游録』を書いた。日本は徳川家定が将軍となる頃に江戸城の西の丸の火災、凶作、マシュー・ペリーの浦賀来航が起きており、李朝では凶作により通信使の費用調達が困難となった。日朝双方で財政難や外圧の困難がありつつも、対馬での聘礼を合意する。しかし徳川家茂が将軍となる頃には、日米修好通商条約の調印やロシア軍艦対馬占領事件などが相次いだため、通信使の計画は実現されず、釜山の倭館や対馬の厳原で交流を保った。朝鮮通信使は、のちに世界の記憶に登録された（後述）。