新設計のダイレクトマウント式軸ばね台車である住友金属工業FS504を装着する。この台車はやはりモハ303・304用として設計された住友金属工業FS397の姉妹形式にあたり、心皿以下は完全に共通設計であるが、連結相手であるモハ601・602が金属ばね台車であったためか枕ばねがダイアフラム形空気ばねではなく、複列配置のコイルばねとオイルダンパを組み合わせたものとされており、このため下揺れ枕より上はボルスタアンカー部を含め別設計となっている。
モハ303・304と共通の多段電動カム軸式制御器である三菱電機ABFM-104-75MDAを搭載する。ただし、主幹制御器は電気指令式ブレーキを採用したこともあって2ハンドルデスク式としたモハ303・304とは異なり、従来通りの自動空気ブレーキを採用することもあって、モハ602から流用の通常型としている。
三菱電機MB-3054-D2を各台車に2基ずつ4基搭載する。駆動方式はWNドライブ、歯数比は98:15(6.53)である。この電動機は1977年のモハ303・304の改造時に採用されたものと同一形式である。なお、MB-3054系は営団3000系や神戸電気鉄道デ1000形などで長く採用されてきたものでMB-3032の後継機種に相当し、1970年代後半の時点で入手が容易な75kW級WNドライブ対応電動機という観点では、事実上唯一の選択肢であった。
車体裾部にも丸みの付いた全金属製準張殻構造19m級軽量車体である。ただし、元々762mm軌間の軽便鉄道由来でやや幅の狭い車両限界であったことから最大幅が2,700mmに抑えられていたモハ601・602とは異なり、長野電鉄線が地方鉄道建設規程準拠で建設されていたことから最大幅が2,744mmと44mm大きく設計されている。種車は同系のモハ1101・クハ1151編成の中間に連結されるべく設計されたため運転台側妻面にも貫通路を備えていたが、これはモハ602の中間車への改造で発生した部品を流用して、モハ601に準じた構造の非貫通3枚窓構成に改められている。窓配置はd3D3 3D3で、客用扉は両開式で戸袋窓を持たず、側窓は全て3枚単位で連窓構造とした下段上昇式2段窓によるユニットサッシとなっている。座席はロングシートである。塗装はクリームとオレンジの標準色で終始している。
元来は信濃鉄道が製造した木造車に由来する機器を搭載した、旧式の吊り掛け駆動車であったが、WNドライブ車であるモハ600形の編成へ増結することから、これらに準じた性能を1M方式の電動車として与えることと、既存のモハ303・304との機器互換性を確保することを念頭に置いて電装品と台車を新造、面目を一新している。
A動作弁と中継弁を組み合わせた、台車シリンダー方式の自動空気ブレーキ装置に、制御器による発電ブレーキとの連動機能を付加した、三菱電機AMAR-D(ARD)ブレーキを搭載する。この方式は在来車との操作互換性を維持しつつ発電ブレーキの有効利用を図るものであり、HSC-D電磁直通ブレーキの普及前の一時期、日本の私鉄向け高性能車で多数採用されたシステムである。
台車はウィングばね式軸ばねとペデスタルを組み合わせた軸箱支持機構を備える、日本車輌製造ND-104を装着する。この台車は型番(ND)が示す通り、日本車輌製造の名古屋本店が設計製作を担当しており、国鉄DT21形台車を基本とするこの時期の私鉄向け高性能電車用台車の典型例の一つである。
三菱電機MB-3032-Cを各車両に2基ずつ搭載する。駆動方式は前述の通りWNドライブ、歯数比は97:16(6.06)である。このMB-3032系電動機は1956年の長野電鉄2000系向けMB-3032-Aを改良したもので、小田急デハ2220形をはじめこの時期の1,067mm軌間私鉄向けWNドライブ車に採用例の多い機種である。
髄鞘は伝導性が低いために、髄鞘化されていることによって神経線維の内外の抵抗は5000倍に、静電容量は50分の1となる。この絶縁性の高い髄鞘が存在することの主たる機能は、髄鞘化された神経線維（有髄線維）に沿った神経パルスの伝導速度が速くなることである。線維は完全に髄鞘に覆われているわけではなく、数十 µm から数 mm おきに存在する間隙を残して髄鞘化されている。この間隙はランヴィエの絞輪と呼ばれている。髄鞘化されていない線維では神経パルスは連続的に伝わるが、線維がランヴィエの絞輪を残して髄鞘化され絶縁されることによって、パルスはこれらの間隙の間を跳躍的に伝導する。これを跳躍伝導という。ランヴィエの絞輪にはパルスの伝導にかかわるイオンチャネルが特に多く存在している。髄鞘が傷害される脱髄疾患では神経の伝導速度が低下するため、多様な症状が起こることとなる。また髄鞘は軸索から電流が漏れ、短絡することを防ぐ、電線の絶縁材のような働きをしている。 さらに末梢の神経線維が切断されたときにも、髄鞘は線維が再生するための経路を確保する。しかし哺乳類の中枢神経系では髄鞘化されているかどうかに関わらず線維は再生しない。スフィンゴ脂質の一種であるスフィンゴミエリン(Sphingomyelin)(SPH)は、動物の細胞膜中に存在しており、特に神経細胞の軸索を膜状に覆うミエリン鞘の構成成分としてよく知られている。