本形式はすべて8両編成であり、都営浅草線、京急線、北総線への直通運転にも対応しているため、8両編成の3000形や3700形とともに主に本線や押上線・都営浅草線・京急線直通の優等運用に使用されるが、成田スカイアクセス線運用対応工事は未施工のため、同線経由のアクセス特急運用には充当されない。現在は京急本線京急蒲田駅以南には乗り入れないが、かつては久里浜線三崎口まで入線した実績がある。
特別急行列車である初代スカイライナーに運用されてきたAE形は、1990年（平成2年）より2代目スカイライナーであるAE100形へと置き換えが開始された。AE形の車体は経年による劣化が見られたが、それに対して走行距離は少なく、また制御装置をはじめとした走行機器類の劣化は少なく、十分に使用ができる状態であった。このため、AE形の走行機器類を利用し、新たに大栄車輌で新製した普通鋼製車体を組み合わせて、通勤形車両にしたのが本形式である。1993年1月から1995年（平成7年）11月にかけて種車と同数の8両編成5本（40両）が落成した。書類上は新造ではなくAE形から当形式へ改番を行った上での改造となっている。車体外観・形状などは1991年（平成3年）より製造が始まっていた軽量ステンレス車である3700形とほぼ同一で、3700形の鋼製塗装版とも言えるが、車体側面から見た前面下部形状が3700形は赤帯の部分から下が傾斜しているのに対し、3400形では垂直になっている。外板塗装は、第1編成の落成当時は仮の塗装として、アイボリーの単色であったが、試運転直前までに3200形で試験実績のある「アクティブシルバー」と呼ばれるライトグレーをベースに、赤色の「フューチャーレッド」と青色の「ヒューマンブルー」の帯が採用された。編成形態は3700形と同様で、車両番号3401 - 3408が3408編成、3411 - 3418が3418編成と浦賀方先頭車の車号で呼称される。先頭車はAE形時代は制御車であったが、京浜急行電鉄の車両規定に適合させる為、制御電動車に変更。付随車は車両番号の末尾3と6に配置（8両編成でのMT比は6M2T構成である）。東京都交通局（都営地下鉄）浅草線、京急線や北総鉄道（当時は北総開発鉄道）北総線にも乗り入れが可能である。
翌1994年は2月の京都記念から始動し、過去最高の負担重量となる59kg、初めて経験する稍重馬場といった懸念を払拭し、2着に7馬身差をつけて圧勝した。次走の天皇賞（春）では、ウイニングチケットが休養中、トウカイテイオーと前年度優勝馬のライスシャワーが回避と、出走馬の層が薄くなった中で圧倒的な1番人気に支持された。レースではスローペースに堪えきれず掛かる様子を見せながらも最後の直前で抜け出し、2番人気のナリタタイシンの追い込みを待ってからスパートを掛けるという余裕を見せ、同馬に1馬身余りの差を付け優勝。GI2勝目を挙げた。この前週にナリタブライアンが4歳クラシック初戦の皐月賞をレコードタイムで制していたことから、民放のテレビ実況を行った杉本清はゴール前で「兄貴も強い、兄貴も強い、弟ブライアンについで兄貴も強い」と伝えた。これについて杉本は「気の早いマスコミは『三冠か』などと騒ぎ出してなんとなく弟一色に傾いていたので、『いや、兄貴も強いんだぞ』という気持ちが出ました」と述べている。続く春のグランプリ・宝塚記念では前走の顔触れからナリタタイシンも抜け、「どれが相手だか分からないようなメンバー」（浜田）となり、2着アイルトンシンボリに5馬身差、2分11秒2という芝2200メートルの日本レコードタイムで優勝した。この2週間前に行われた日本ダービーでは、ナリタブライアンがやはり5馬身差の圧勝を演じており、競走後、兄弟対決について水を向けられた浜田は「今のビワハヤヒデなら何とかなるんじゃないか……。いや、これ以上は勘弁してくれよ」と語った。夏は前年と同様に栗東トレーニングセンターで過ごしたが、当年は記録的な猛暑となり、馬房の前に氷を吊すなどの暑さ対策が施された。そうした中、浜田がビワハヤヒデの秋の予定についてオールカマーから天皇賞（秋）、有馬記念という路線を進むことを発表。当時欧米やオセアニアから数々の強豪を招いていた国際競走のジャパンカップを回避するという内容について、浜田は「昨年の有馬記念では口惜しい思いをしました。また、ともに順調にいけば、有馬記念でナリタブライアンとぶつかることになるでしょう。だから是非、有馬記念をこの秋のピークに持っていけるようにしたい。（中略）最近の傾向を見ていると、ジャパンカップと有馬記念という2つのレースをともに万全の体調で迎えることは非常に難しいように思うんです」と説明した。しかしこの決定は、特に天皇賞出走について一部に「勝負付けの済んだ相手と走り、未知の強豪から逃げている」という旨の批判を招き、作家の石川好は競馬会の広報誌『優駿』に「日本最強馬の動向」と題した抗議文を特別寄稿した。また、同誌で国際欄を担当していた石川ワタルは、ジャパンカップへの展望記事でこの回避を「退散」と表現し、後に「今はもうそんなことは思っていない」としながら、当時は「日本最大のレース・ジャパンカップをあえて逃げるなんて、そんな及び腰では、そのうち良くないことが起こるだろう。勝負の世界では、弱気になったら負けなんだ」と感じたとしている。一方、こうした出来事を受けて同誌が「有力馬のGI回避説」について読者からの意見を募集すると、回避に賛成する意見が48%、そもそもファンに口出しする権利はないとする意見が25%、回避に反対する意見が22%であった。浜田は後にジャパンカップ回避は中島の意向だったと明かし、「（天皇賞は）昔の賞典競走だから。昔の人間にとっては、やっぱり天皇賞は大きいよ」と述べている。