従来車との総括制御や直流1,500 Vという高圧電圧環境下における動作の信頼性を考慮し、電3形以来の標準仕様であった電空単位スイッチ式の間接手動進段制御（HL制御）仕様を踏襲、大正13年型に搭載された制御装置はHL-272-E-6、大正14年型に搭載された制御装置はHL-272-G-6の型番をそれぞれ称する。複電圧仕様の大正13年型はこれに電圧転換器を組み合わせ、架線電圧1,500 V環境下においては1両あたり4基搭載する主電動機を2基ずつ永久直列接続として直並列組合せ制御を行い、同600 V環境下においては全ての主電動機を並列接続として抵抗制御のみを行う仕様である。架線電圧1,500 V環境下における力行制御段数は直列5段・並列4段の計9段で、弱め界磁制御機能は持たない。WH社は、元は圧縮空気を用いた制動装置メーカーであったこともあり、空気圧で動作する接触器を制御段数分だけ備え、その順序開閉によって速度制御を行う電空単位スイッチ式のHL制御装置を開発・製品化した。この制御装置は装置内に電気系統および空気系統の配線・配管を備えるため寸法・重量が大きく、保守に手間を要するという短所がある一方で、当時黎明期にあったカム軸式制御装置と比較して動作が確実で故障が少ないという長所を備えていた。また、接触器の開閉の際に確実かつ高速で遊間距離を取れるという、高圧電力の取り扱いにおいて大きなメリットを有しており、前述した総括制御の観点を加味して、直流1,500 Vの高圧電圧に対応する本形式においても採用に至ったものと指摘される。この仕様は本形式の後に導入された電7形・デハ3300形・デハ3350形の各形式においても踏襲された。
1942年11月20日、ペンシルベニア州スクラントンで、父ジョセフ・バイデン・シニアと母キャスリーンの間に、4人兄弟の長男として生まれた。父親のジョセフ・バイデン・シニアは、20代の頃はヨットや狩猟、自動車などの趣味に熱中するなど、非常に裕福な生活を送っていた。しかし、長男であるジョーが生まれた頃には、彼は数件の事業に失敗し、そのためにジョーの母方の祖父母にあたるフィネガン夫妻と数年にわたって同居しなければならなくなるなど、バイデン一家は苦しい生活を送っていた。その後、1950年代の経済低迷の中で、父ジョセフ・シニアも生計を立てていくだけの十分な仕事が得られなくなってしまったことから、10歳の頃にデラウェア州クレイモントに引っ越し、その後さらに父親が勤めていた冷暖房用ボイラー清掃会社のあるデラウェア州ニューキャッスル郡のウィルミントンへ引っ越し、以後高校卒業までこの地で過ごす。ウィルミントンは、後にバイデンが弁護士として初めて開業した地であり、現在に至るまで自宅を構えている地でもある。ちなみにこの前後、フルートを愛好していたことから、"fleet flutin joe"というあだ名が付いていたという。その後ジョセフ・シニアは中古車のセールスマンの職を得て、バイデン一家は中産階級家庭として安定した生活を送ることになる。バイデンはクレイモントにあるカトリック系の私立学校、アーキメア・アカデミーへ入学し、1961年の卒業までこの学校で過ごした。在学中はフットボールと野球に熱中し、特にフットボールにおいては、高校のフットボールチームに所属し、ハーフバック（ランニングバックの一種。）やワイドレシーバーのポジションで活躍、長年にわたって敗北続きだったチームを最終学年時にはシーズン無敗を達成するまでの強豪チームに成長させた一翼を担った。また、政治活動についても、ウィルミントンの劇場で行われた人種差別に反対する座り込み活動に参加するなど、積極的に取り組んだ。学業に関しては平凡で目立たない生徒であったものの、バイデンはリーダーシップを発揮する生徒であったという。1961年にアーキメア・アカデミーを卒業した後、ニューアークにあるデラウェア大学に進学し、歴史学と政治学を専攻した。当初はアーキメア・アカデミー時代と同様にフットボールに熱中、デラウェア大のチームであるデラウェア・ファイティンブルー・ヘンズに所属し、最初は新入生チームにおいてハーフバックとしてプレーしていた。しかし大学3年の時に、デラウェア州外に住む恋人と過ごす時間を確保するために、大学代表チームでディフェンシブバックとしてプレーする計画を諦めざるを得なくなった。このように、スポーツや友人・恋人との交際に熱中していたためか、学業の成績はあまり優れず、専攻していた歴史学と政治学において学士号を取得し、1965年に卒業したものの、688人中506番目というあまり良くない成績で卒業することになった。しかし友人たちは、むしろバイデンの詰め込み勉強の才能に驚かされたという。その後、シラキューズ大学のロースクールに進学。在学中は、1年目に法律評論誌の記事（全15ページ）から5ページにわたって論文を盗用したとして、学校から処分を受けたことがある。この事件についてバイデンは、「引用についての正確なルールを知らなかったことによる不注意で起こしてしまったものだ」として、悪意があったことを否定している。1968年に法務博士号を取得、卒業した後、翌1969年にはデラウェア州弁護士会へ加入し、ウィルミントンで弁護士として開業した。ロースクール在学中の1966年、彼は最初の妻であるネイリア・ハンターと出会い、結婚する。ネイリアとの間には2男1女（ジョセフ3世（愛称：ボー）、ロバート、ナオミ）をもうけた。ベトナム戦争の最中、バイデンは大学在学中の1963年からロースクール在学中の1968年までの間、少年時代の喘息の病歴を理由に5回の徴兵猶予を受けていた。このためベトナム戦争には従軍していなかった。幼少期から吃音に苦しみ、その克服に20代前半まで要した。鏡の前で詩の朗読を続けていた。また、近親者がアルコール中毒で苦しんでいたことから禁酒家となった。