盛岡地区の客車列車と仙台地区の715系置き換えのため1994年（平成6年）から1996年（平成8年）にかけて、川崎重工業および土崎工場にてクモハ701形+クハ700形の2両編成が38本（76両）とクモハ701形+サハ700形+モハ701形+クハ700形の4両編成が4本（16両）の計92両が製造された。その後2両編成1本は1500番代に編入されている。中間のモハ701形は本系列唯一の中間電動車で、付随車サハ700形は蓄電池を装備するため基本番台・100番台のサハとは別形式となっている。基本仕様は100番台と同一だが、仙山線へ入線することを考慮してパンタグラフをPS105形に変更している。故障時の救援のために救援回路を備え、719系電車と併結が可能である。
秋田地区の客車列車置き換えのために1993年3月から10月にかけて、川崎重工業およびJR東日本土崎工場（現：秋田総合車両センター）で製造され、同年6月21日より運用を開始した。クモハ701+クハ700の2両編成が25本（50両、N14 - N38 編成）、クモハ701+サハ701+クハ700の3両編成が13本（39両、N1-N4, N6-N13 編成）の計86両が在籍する。本区分のみ、前面の種別表示器は手動式幕であるが、後述の機器更新が行われた車両の一部ではLEDタイプのものへ取り替えられている。全車ロングシートで製造されたが、N36 - 38編成のクハ700形には、特急列車が消滅した奥羽本線新庄 - 大曲間のサービス向上のためにクロスシート設置改造が施工された。このクロスシートは後述の5000番台と同様の千鳥配置とされているが、シートピッチを広げ、折り畳み式のテーブルを設置している（このため着席定員は従来車と変化なし）。また、この編成はパンタグラフをシングルアーム式の PS106 形に換装していたが、2005年（平成17年）以降から改造が行われなかった秋田地区の701系にも同様に交換が行われた。ワンマン運転用の運賃箱も当初の仕様から変更されている。なお、N5編成は2016年の踏切事故で前面を大破し、事故後秋田総合車両センター構内にて留置されている。また、サハ701-5は一時期N29編成に組み込まれていたが、後に外された。外された後は秋田総合車両センターに留置されている。
主幹制御器は209系の様なワンハンドルマスコンではなく横縦軸併用ツーハンドルマスコンである。簡易モニタ装置を搭載し、ドアやインバータなどの動作状況を監視できる。2両編成の車両にはワンマン運転関係機器（運転台近くに自動両替器付運賃箱、自動放送装置、運賃表示器、最後尾乗車口に整理券発行器）を設置する。719系とは故障した際の救援時に、E721系とは営業運転での併結が可能である。2010年10月20日よりE721系との併結運転を開始した。
209系で採用された軸梁式軽量ボルスタレス台車を基本に、床面高さを下げる（ステップとの段差を抑える）ため台車枠中心を下げた構造としたDT61A（電動車）と TR246A（付随車）を装備する。標準軌区間用の車両では台車枠を標準軌対応とし、台車枠中心を標準の高さに戻したDT63（電動車）、TR248・TR252（付随車）を用いる。
ATS-P（標準軌区間）、ATS-Ps（在来線区間）、列車無線・防護無線の他、緊急列車防護装置 (TE) を設け、ワンマン対応車にはEB装置を設置する。
発電ブレーキまたは回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを全車に標準装備する。当初の車両は電気ブレーキとして抑速および発電ブレーキを装備し、屋根上に抑速・発電ブレーキ用の抵抗器を装備していたが。1997年以降製造の1500・5500番台は電気ブレーキが抑速とともに回生ブレーキに変更され、屋根上の抵抗器は装備してない。全車とも遅れ込め制御はなく、耐雪ブレーキ・直通予備ブレーキを併設する。秋田・仙台地区の一部車両は更新工事により、1500・5500番台と同じ回生ブレーキ併用空気ブレーキ装置へ変更したため、使用されていた屋根上の抵抗器が撤去され、1500・5500番台と屋根上はパンタグラフを除き同じ構成となった。
映画プロジェクトの元々の構想では最後にライヴ・ショー（1966年8月29日にサンフランシスコのキャンドルスティック・パークで最後のツアーを終えてから初の公式なライヴ・パフォーマンス）で終わるというものであった。しかしライヴの方法についての意見はなかなかまとまらなかった。ポール・マッカートニーはビートルズが初期に行っていたように小さいクラブで演奏することを主張し、ジョン・レノンはアフリカのような海外で行うことを主張した。リンゴ・スターはイングランドにとどまるよう要求し、ジョージ・ハリスンはどんなライヴ・パフォーマンスにもほとんど興味を示さなかった。結局、ライヴの方法はアップル本社の屋上において予告無しでコンサートを行うことで解決した。ビートルズはプレストンと一緒に1969年1月30日、ゲリラ的にライヴ演奏を行った。映画は屋上から大音量で鳴り響く演奏に驚くロンドンの住民たちの姿も記録されている。映画は駆けつけた警察官によって演奏が止められ、コンサートが終了するところで終わる。のちに「ルーフトップ・コンサート」呼ばれるこのコンサートはビートルズの最後の公式なライヴ・パフォーマンスとなった。ビートルズはルーフトップ・コンサート中に5曲演奏している。「ゲット・バック」（3回）、「ドント・レット・ミー・ダウン」（2回）、「アイヴ・ガッタ・フィーリング」（2回）、「ワン・アフター・909」と「ディグ・ア・ポニー」である。（ビートルズは短くしたゴッド・セイヴ・ザ・クイーンと短いリハーサルのアイ・ウォント・ユーも演奏したが、その間セカンドエンジニアのアラン・パーソンズがテープの入れ替え作業をしており、この演奏は映画から省かれてしまった）。最後の曲が終わってから、マッカートニーが"Thanks Mo!"と言うのが聞こえる。これはモーリン・スターキーが大きな拍手と励ましを送ったことに応えたものである。それからレノンがよく知られた言葉である"I'd like to say 'thank you' on behalf of the group and ourselves, and I hope we passed the audition!"で閉じた。このやりとりはアルバム『レット・イット・ビー』の最後に追加された。