本節では、登場当時の仕様を基本として、増備途上での変更点を個別に記述する。更新による変更については沿革で後述する。4000形は全長20mの車両による3両固定編成で製造され、1974年から1976年にかけて一部の編成が中間車を増備して5両固定編成となった。形式は小田原方先頭車（制御車）がクハ4050形で、新宿方先頭車（制御電動車）と中間車（電動車）はいずれもデハ4000形である。車両番号については、巻末の編成表を参照のこと。
小田急開業当時から戦前にかけて製造されたHB車は、1950年代後半に大規模な更新修繕や形態統一を行なっており、「これで15年や20年は使える」と言われていた。しかし、1960年代に入ると16m級車体で2扉の小型車であるHB車は、高くなる列車密度の中では機能的に使用できなくなっていった。しかし、主要な機器は更新していたことから、使用可能な部品を再利用の上、NHE車と同様の大型車体を新造して、逼迫した輸送需要に対応できる車両とすることになった。こうして、開業当時からの車両の電装品を流用して登場したのが4000形である。旧形式車両の車体更新自体は他の鉄道事業者においても例があるが、4000形は車体だけではなく制御機器や台車も新造し、流用したものは電装品などの一部の機器のみにとどまっていることが特徴である。
2019年現在の路線総延長は572 kmで、駅は起点のオブスカヤ駅を除いて5箇所、信号所は12箇所に設置されている。永久凍土が覆う北極圏に線路を敷設するため、築堤には水分を多量に含む砂を用い、冬季の低温時に凍結する事で必要な強度が得られる構造となっている。また夏季における築堤の安定性を確保するために、発泡ポリスチレン製の熱吸収材を凍結砂に含むジオテキスタイル工法を用いた断熱システムが用いられている。盛土の砂の充填は永久凍土や生態系の保護のため冬季に実施される。路線内に設置された橋梁は70箇所で、総延長は12kmにも及ぶ。そのうちユリベイ川の鉄橋は環境保護や先住民族の文化保護のため、デルタ地帯全域を跨ぐ全長3.9 kmという北極圏最長の鉄道橋となった。永久凍土の上を走るため橋脚は深さ30m - 60mまで直鉄パイプを打ち込みコンクリートを流し込んだ地盤の上に建設され、工事には専用に開発された機材が導入された。
フランスのブルゴーニュで設計された砲耳を持つ攻城砲は、その性能のために、1465年から1840年まで重要な改善をほぼ必要としなかった。シャルル8世とフランス陸軍はこれらの新型砲を第一次イタリア戦争に投入した。当時、軍事と砲術について優秀であると見なされていたが、イタリア人はフランスにおける攻城兵器の革新を予測しなかった。これ以前の野戦砲列の砲は、巨大で大口径の砲であった。この超大型砲に加え、巨大な石、または他の投射物が、目的地から目的地まで一緒に引きずって行かれた。こうした巨大なものは包囲戦にのみ有効に投入でき、より多くの場合、戦場では心理的な効果しかもたらさなかった。こうした巨大な臼砲を保有することは、どのような陸軍にも勝利を保証するものではなかった。フランス軍はこうした巨砲の限界を理解しており、彼らの努力をより小型で軽量な砲の改善へと傾注していた。使用された砲はより小型で、より扱いやすい投射物をさらに多量の装薬と組み合わせていた。こうした要素と共に砲耳を装備したのは2つの理由が鍵となっている。軍馬で編成されたチームは今やこれらの砲を充分速く輸送して部隊に追従できたこと、また砲撃の前に停止して、適切な射程を得るため砲を砲架から分解する必要が無かったことである。イタリアの歴史家・政治家であるフランチェスコ・グイチャルディーニはしばしば「歴史の父」とも呼ばれている。彼は、砲列が市街の防壁に対して非常に素早く配置され、緊密に並べられた砲は非常な速射を行ったこと、またこうした力、砲撃により加えられる損害の総計は、1日の問題から1時間の問題へ移行したと記述した。1512年のラヴェンナの戦いと1515年のマリニャーノの戦いで史上最初に見られるように、砲兵と砲は包囲下の都市に対する侵略軍の勝利について、非常に決定的な役割を果たした。都市は士気を保って最高7年の包囲に抗したが、これらの新兵器の出現により速やかに陥落した。新兵器が非常に速く輸送され、戦術上重要な位置からより精密な照準ができるようになった時点で、防御側の戦術と防御施設は変更を余儀なくされた。2つの変更点は壕、そして丈を低めて傾斜をつけ、土砂を詰めこんだ城壁の追加である。この城壁は市街の周囲を包み、砲弾の威力を吸収した。また円形の監視塔は角張った稜堡へ代替された。こうした塔は「イタリアの影響」とみなされている。誰であれ、こうした新兵器を持つ余裕がある者は、今まで彼らの軍に併合することのできなかった彼らの隣人や、より小規模な独立国を凌ぐ戦術的な利点を得た。より小規模な国家、例としてはイタリアの公国では複合化が始められた。またフランスやハプスブルク皇帝など、既存のより強大な存在は彼らの領土を拡大し、より強力な統制を維持した。貴族階級は彼らの領土と城が脅威に襲われたことから、彼らに課せられた税を払い、またより密接に彼らの統治者の要求に従い始めた。砲耳を装着した攻城砲と共に従来よりも強力で大きな国家が形成されたものの、これによって強化された力を持つ近隣の政府の間には紛争が生じ始め、続く数世紀の間、ヨーロッパを苦しめ続けた。