サービス機器は、自動放送装置の搭載と次駅名を表示できる1段式のLED式車内案内表示装置を側引戸の鴨居部に千鳥配置としている。案内装置を配置していない箇所には液晶ディスプレイを後付できるようになっており、2015年1月より1編成に試験的に設置された装置を用いて「車内ビジョン」の放送試験を開始した。2015年7月まで試験を続け、技術的な課題等を見極めて本格導入を検討するとされたが期間後も継続され、後に3編成が追加されたため、2016年10月時点では4編成で放送が行われている。2017年7月25日、新潟支社は本形式50両に対してこの車内ビジョンを本格導入すると発表した。車内照明はLED式を採用することにより、従来の蛍光灯と比べて60%減と省エネルギー化の推進を図っている。
内装は、自然豊かな環境と都会的な上品さを併せ持ったイメージとしている。壁面パネルはアイボリーとクリーム色、腰掛は暖かみを感じさせる暖色系のピンクブラウンとしている。座席配置は、クロスシートだけでなくロングシートの需要も強い新潟の実情に応えるため、1両のうち半分をロングシート、もう半分を4区画のボックスシートを含むセミクロスシートとする配置を採用した。2両編成では前位寄り（運転室側）がロングシート、後位寄り（連結側）がセミクロスシートとなり、4両編成では2両編成同士が連結した状態と同じ座席配置となる。車端には3人または4人掛けのロングシートを配置している。ロングシートは一人あたりの幅を460mm（E127系比10mm拡大）とし、クロスシートは向かい合う腰掛の間隔を540mm（115系・E233系比110mm拡大）とすることで出入りをスムーズなものとしている。つり手の高さは床面から1630mmを基本とし、優先席では1580mmとしている。座席構造は片持ち式を基本とし、ボックス席に隣接する2人掛けロングシートと4人掛けロングシートは電動機の風道やその他の機器スペースとした蹴込み式としている。
連結器はMM'ユニット間に半永久連結器、先頭車両前位寄り（運転台側）に電気連結器付き密着連結器、ユニット同士の連結部（モハE128形+モハE129形）には密着連結器を採用する。保安装置は、新規に開発した統合形ATS車上装置（Ps形）を搭載する。この装置は、ATS-P形とATS-Ps形の機能を1台の装置に集約して、ブレーキ出力を非常ブレーキのみとすることで装置の小型化を図ったものである。また、運転台のATSの動作表示器には、新規に開発したP･Ps統合形動作表示器が採用されている。これは、従来のP形の表示灯･Ps形の表示灯･パターン速度インジケータを1つのユニット集約したものであり、ATSブレーキの動作の要因や装置の故障要因を表示できる機能を持っている。車上装置は送受信制御部と継電器盤で構成されており、4両編成ではMc車とM'c車に1台ずつ、2両編成ではMc車に1台搭載する。
主幹制御器は左手操作式のワンハンドルマスコンである。また、運転席背面には降雪時に使用する道具を収納する。作業時などに掲示する移動禁止旗に代わる移動禁止表示を搭載し、助士側前面窓上面部に表示器を、助士側側面前方に操作盤を配置する。
台車は、209系やE231系、E233系で採用実績のある軸箱支持装置が軸梁式のボルスタレス台車を採用する。車両間の重量差を小さくするとともに、短編成時の車輪の空転の低減を図るため、MM'ユニットの連結面寄りが電動台車、その反対側が付随台車となっている。E233系用との違いは、軸ダンパーの省略と空気ばねの自動高さ調整弁の棒受けの強化である。電動台車がDT71C, DT71D、付随台車がTR255D, TR255Eである。先頭車両の付随台車はTR255Dであり、TR255Eに強化形の雪かきと車輪の滑走を防止するセラミック噴射装置を追加装備している。駆動装置は、TD継手式平行カルダン方式 KD355/1-C-M である。TD継手はCFRP製たわみ板を使用し、耐水・耐雪対策を施すことで歯車箱内部への浸水防止を図っている。歯車は、はすば歯車を用いた一段減速式で歯車比は97：16=6.06とし、収納する歯車箱は走行中の騒音および振動低減の観点から球状黒鉛鋳鉄製である。
終戦後、トンネルは資材置場として活用され、一部のトンネルの出入口は塞がれた。1982年（昭和57年）、長崎市議会にて岡正治議員が長崎市長にトンネル遺構の保存を提言。1993年（平成5年）頃からは一部の市民団体も市に保存の要望を続けていたが、周辺の土地所有権や崩落の危険性が問題となり公開は見送られていた。2009年（平成21年）、長崎市は跡地上を走る市道の拡幅工事にともない、1・2号トンネルの住吉側周辺を買収。安全面に配慮して補強工事を施した上で、2010年（平成22年）3月30日より出入口付近に限り一般に公開された。2012年（平成24年）9月より、1号トンネル内にて九一式魚雷の実物が展示されている。同魚雷は、戦時中西彼杵郡長与村（現在の長与町）内の三菱兵器工場で製造、1977年（昭和52年）の長与中学校改修時に敷地内から発見されたものである。その後、長与町が福済寺に寄贈、同所で展示していたが、住吉トンネル工場跡の整備に伴い長崎市に譲渡され、住吉トンネル工場跡内での保存が実現した。