標準模型に含まれるフェルミオンは粒子と反粒子の2種類に分類される。粒子と反粒子はほぼ対等な存在であるが我々の住む宇宙では粒子の量が反粒子に比べて多い。この非対称性はバリオン数の非対称性として知られている。標準模型はヒッグスとフェルミオンの結合を通してCP対称性の破れを引き起こすことが可能であり、これにより粒子・反粒子数の非対称性を生み出せることが知られているが、標準模型の持つ位相だけでは十分なバリオン数を作り出すことが出来ないことが知られており標準模型を超える物理の存在を示唆していると考えられている。
現在の宇宙のエネルギー密度の約1/4を暗黒物質が占めていることが明らかになっているが、標準模型には暗黒物質の候補となる粒子が存在しない。そのため、暗黒物質の正体を素粒子に求める場合は標準模型の拡張が必要である。
1998年に神岡鉱山に設置されたスーパーカミオカンデによりニュートリノ振動が発見されたが、これは質量を持ったニュートリノが存在することの証明となっている。標準模型ではニュートリノの質量は厳密に0であるため、この実験結果は標準模型には何らかの修正が必要であることを示すものの一つとして重要である。単純にニュートリノの質量項を標準模型の枠組みに加える場合は右巻きニュートリノを導入すればよいが、標準模型の荷電を用いると右巻きニュートリノはマヨラナ粒子となり右巻きニュートリノだけで組む質量項（マヨラナ質量項）が現れ、質量構造が複雑化する。これを取り入れた枠組みとして代表的なものの一つがシーソー機構（en:Seesaw mechanism）である。
標準模型のフェルミオンはヒッグスの真空期待値との結合（俗に湯川結合という）により質量を獲得しているが3世代が独立に結合しているわけではない。たとえば荷電レプトンの1世代と2世代とヒッグスという3点結合が存在し、3世代合わせると3×3行列として書ける質量行列として質量を得ている。この質量行列を対角化した後の質量固有状態として物理的なモード、すなわち電子やミュー粒子などのモードが書ける。標準模型の質量行列の要素はフリーパラメータとなっており、その値には数桁の開きがある。またレプトンとクォークでは質量行列の構造が大きく違い、レプトンの質量行列では非対角要素が大きく、クォークの質量行列では非対角要素が比較的小さい値を取っている。すなわち標準模型を使って現実の粒子描像を記述するためには質量パラメータに微細な調整が必要になってくる。この構造を対称性やオーダー1のパラメータを用いた理論から再現する研究が広く進められている。標準模型における世代を俗にフレーバー（flavor）と呼び、フレーバー構造（flavor structure）、フレーバー物理(flavor physics)、フレーバー混合（flavor mixing）等の呼称で広まっている。
中性子の電気双極子モーメントの測定により、その大きさは2014年現在の観測精度を下回る値であることが分かっている。このことは、標準模型の弱い相互作用以外の部分でCP対称性がよく成り立っていることを示しており、強い相互作用に関するパラメーターとクォークの湯川行列の位相がCP対称性がよく成り立つような値に設定されていることを意味している。標準模型ではこの2つのパラメーターは特に関連性の無いものであり、精密に調整されているという状況は不自然である。この不自然さの問題は何らかの機構によって解決されるべきであると考えられており、強いCP問題と呼ばれている。解決策の一つとして有力視されているものが、Peccei-Quinn機構(en:Peccei–Quinn theory)である。この機構によりアクシオンと呼ばれる新しい粒子の存在が予言される。
全長12,480mmの、構体主要部分を普通鋼とした半鋼製構体を備える。前後妻面には緩い後退角を設け、3枚の窓のうち運転台部分に該当する中央部を大型の広幅固定窓とし、左右に縦長形状の開閉式の小窓を配した、3000形以降に新製された大阪市電の車両における標準的構造を踏襲した。前面中央窓上部には行先表示器および運行系統番号表示器が1つのケースにまとめられて配置されている。広島電鉄への導入後、運行系統番号表示器はしばらく使用されていたがその後使用停止となり、他車と同じ系統板を装備した。後年同部分にはワンマン表示が掲出された。前照灯は白熱灯式のものを前面屋根部中央部へ埋込形ケースを介して装備し、後部標識灯は前面腰板部の向かって左側へ1灯装備した。大阪市交通局在籍当時は、前面腰板部の向かって右側に集電装置（ビューゲル）の上昇および方向転換時に用いるワイヤーの巻き取り器を装着していたが、広島電鉄への導入に際しては集電装置をZ形パンタグラフに換装したため巻き取り器は不要となり、撤去された。側面は車体の前部と中央部の2箇所に片開式の客用扉（引扉）を設置し前中扉配置とした左右非対称構造を採用、側窓は下段のみが開閉し上段をHゴム固定支持としたいわゆる「バス窓」構造で、窓配置はD(1)3(1)D13（D：客用扉、各数値は側窓の枚数、下線付は車掌用窓を、カッコ付は戸袋窓をそれぞれ示す）である。本形式の前身である大阪市電2601形2626 - 2639は、同形式の初期車が車掌窓部分を他の客用窓と同一形状としていたのに対して、横引式の開閉窓に改良した点が特徴であった。車内はロングシート仕様で、車内照明には蛍光灯を採用した。車体塗装は前述の通り大阪市交通局在籍当時と同じく、車体の下半分をマルーン・上半分をベージュとし、大阪市電においてワンマン車を表したマルーン・ベージュの塗り分け境界部分に青帯を配した塗装で竣功した。（大阪市電色は、淡いピンク色とインディアンレッドの塗分けなので正確には同じ塗装ではない。）