空気圧縮機 (CP) はM2に大容量2段圧縮タイプのC-2000Mを搭載する。冷房装置などのサービス機器電源である電動発電機 (MG) は、Tcに容量110kVAの東芝CLG-350Cを搭載する。
空気ブレーキは全電気指令式を京成電鉄として初採用し、電動車が回生ブレーキ連動型の三菱電機MBS-R、制御車は回生ブレーキ連動機能のない三菱電機MBSで、いずれも常用5段+非常の6段構成となっている。なお、この電気指令式ブレーキとは別に、保安ブレーキとして直通予備ブレーキが別系統で引き通されている。
台車は、平行に配置された2枚の板ばねを軸箱の案内に使用するS形ミンデン台車であり、ダイレクトマウント空気ばね台車でもある住友金属工業FS383（電動車用）・FS083（制御車用）を装着する。台車枠は第1 - 第5編成までのものは一体鋳鋼製であるが、第6・第7編成のものについては3500形のFS389・FS089と同様に鋼板プレス材溶接組み立て構造に変更されている。ただし、形式には変更はない。基礎ブレーキ装置は電動車用のFS383が両抱き式の踏面ブレーキ、制御車用のFS083が車輪間にローターを設けたディスクブレーキである。
主電動機は界磁チョッパ制御車であるため、直流複巻整流子式電動機である東洋電機製造TDK8500-A（1時間定格出力140kW）を各電動車の各台車に2基ずつ計4基搭載する。歯数比は84:16で駆動装置はWNドライブ、起動加速度は2.5km/h/s、設定最高速度は115km/h、営業運転最高速度105km/hである。
京成電鉄では初採用となる、界磁チョッパ制御機能を備えた電動カム軸制御器である東洋電機製造ES-766-A-M (ACRF-H8140-766-A-M) あるいはES-766-A1-M (ACRF-H8140-766-A1-M) をM1に搭載する。抵抗制御段の回路構成は並列制御のみで、直並列・直列制御段を備えていない。この制御器は界磁チョッパ制御器による複巻電動機の分巻界磁制御と回生ブレーキ機能の併用により、50km/h以上の速度では主幹制御器のノッチで指示する任意の速度を保ったまま走行可能な定速走行機能を備える。これにより、乗務員は曲線区間での煩雑な力行・制動操作から解放され、また乗務員の力行タイミング遅れによるタイムロスの削減が実現された。なお、本形式の回生ブレーキは3600形などの以後製作された通勤車と比較してその打ち切り速度が高く、45km/hで回生失効となる。また、55km/h以下から制動した際も同じである。このため、本形式はそれ以下の速度域では空気ブレーキを常用することとなるが、停車駅数が少ない特急に充当されるため、実際には45km/h以下の速度域を使用する機会は少なく、特急車時代を通じて特に問題となることなく終わっている。運転台は主幹制御器にワンハンドル式を採用し、指令ノッチはON（起動）と50K（並列+定速制御）、それに50K - 115Kの無段階である。また、定速走行用の速度指令計を搭載している。
電動車は2両単位で機器を集約分散搭載するユニット方式（MM'方式）を採用しており、ユニットを構成する電動車2両のうち成田空港寄りの車両をM1、京成上野寄りの車両をM2と区別する。
1973年春に予定されていた新東京国際空港（成田空港、現・成田国際空港）の開港に併せ、日本初の空港連絡特急専用車両として1972年に6両5編成30両が東急車輛製造ならびに日本車輌製造で、その後新東京国際空港開港前の1977年に6両1編成と開港後の1978年に6両1編成が東急車輛で、それぞれ製造された。
改札口は、西口・東口の2か所ある。自動改札機は、西口在来線改札口に3通路、東口新幹線改札口・乗換改札口にそれぞれ2通路設置されている。東口在来線改札口は有人改札のみで、新幹線乗換改札の有人改札を兼ねている。西口は駅の正面口にあたり、在来線のりばに面する。新幹線のりばへは在来線ホームから地下道を通ることとなる。みどりの窓口（営業時間:8時30分 - 18時30分、1窓）、指定席券売機1台、自動券売機2台、NEWDAYS（営業時間:6時00分 - 20時40分、JR東日本リテールネット営業）、そば拠「はやて」がある。東口は、新幹線乗換口に併設された形となっている。みどりの窓口（営業時間:6時00分 - 21時00分、1窓）、自動券売機1台、指定席券売機1台、観光案内所がある。新幹線コンコース内にNEWDAYS（営業時間:6時00分 - 21時00分、JR東日本リテールネット営業）、立ち食いそば屋（営業時間:6時30分 - 19時30分NRE）がある。直営駅（駅長・副駅長・営業総括助役・輸送総括助役配置）。管理駅（北上地区統括駅）であり、東北本線の金ケ崎駅 - 石鳥谷駅間および北上線の柳原駅 - ゆだ高原駅間、釜石線の似内駅 - 足ケ瀬駅間の各駅（新花巻駅は除く）の各駅を管理している。東口の業務はJR東日本東北総合サービスが受託している。