本系列は井の頭線初のVVVFインバータ制御車両である。初期の編成は軽量車体に大出力の主電動機を搭載したことでMT比（電動車と付随車の構成比）2M3Tを実現したが、2003年（平成15年）製の1711F以降ではMT比が3M2Tに変更されている。これは初期の編成で雨天時の空転や滑走などが多発して問題となったためである。なお、1710Fまでの編成では、セラジェット噴射装置を搭載するなど新たに対策を施して問題を解消した。VVVFインバータ制御装置の制御素子は1710Fまでの奇数編成が東洋電機製造製GTOサイリスタ (RG655-A-M 4500V/3000A)、偶数編成は日立製作所製IGBT (VFI-HR2480A 2000V/325A) で、各M車に搭載される。1711F - 15Fは東洋電機製造製IGBTで、デハ1000形にはユニットを組むデハ1050形も制御するATR-H8180-RG682A-Mを、単独M車のデハ1100形はATR-H4180-RG683A-Mを搭載する。1721F以降では日立製作所製のIGBTで、デハ1000形にVFI-HR2820Kを、デハ1100形にVFI-HR1420Tを搭載する。2011年には、本系列の1両に東洋電機製造の狭軌用全閉内扇形主電動機が搭載され、性能確認が行われた。朝ラッシュ時の使用を想定した定速制御の機能を持っているが、井の頭線内では頻繁に加減速を行っているため、使用する機会は少ない。
井の頭線車両で初のワンハンドル式主幹制御器、また、京王の車両では初の電子警笛が装備された。1710Fまでは低運転台構造、1711F以降は高運転台構造となっている。乗務員室仕切は客室から見て左側に大窓、右側に仕切扉があり、1712F以降は大窓の下辺高さが高くなった。乗務員室の共通事項は別項を参照。
3000系に引き続いてステンレス製であるが、輸送力増強を目的として、各車両の全長は同系列の18m級から井の頭線用車両では初の20m級となり、客用扉の数も同系列の片側3箇所から4箇所となった。乗車定員も増え、車内の天井も約10センチ高くなった。同系列と同様に裾絞りがあり、外板は4次車・1715Fまではビード（凹凸）付きである。加えて車体側面に車外放送スピーカーも設置された。行先表示器はLED式でローマ字を併記するが、1710Fまでは当初はローマ字と各停運用時の種別表記がなかった。書体はゴシック体である。また、運行番号表示器は営業運転開始時には先頭車の前面左上部に設置されていたが、後に中央左端（車掌台）に移設された。先頭形状は3000系更新車と共通イメージであるが、新たに非常用貫通扉を設置し、これを助士席側に寄せた構造となっている。この部分の塗装は編成ごとにパステルカラー7色（レインボーカラー）を使い分けている（後述）。前面行先表示器回りのデザインは同系列の前照灯のイメージを残している。車体四隅に設置されている灯火類やパノラミックウィンドウは初代5000系を意識した形状・配置となっている。なお、窓下の灯火類が単独設置の前照灯で、行先表示器の両側には急行標識灯と尾灯がまとめて入っている。貫通扉下部には車両番号が表記され、その周囲にヘッドマークを装着するステーが設けられている。2008年度導入車より、妻面窓や側面のビード廃止、行先表示器のフルカラーLED化、正面行先表示器と運行番号表示器の一体化など仕様が一部変更され、番号も21 - /71 - となった。そのため、16 - 20/66 - 70は当初から欠番となっている。
神亀5年（728年）、大学寮に律令法の教授を目的とした律学博士が設置され、程なく明法博士と改称された。明法博士による法曹教育の仕組は後に「明法道」と称されるようになるが、その結果全ての貴族・官人が律令法の知識を有してその運用に携わっていく前提が崩壊し、明法道を学んで明法博士を務め、あるいは刑部省や検非違使に所属した「明法家」と呼ばれる法律家集団によって律令の解釈が行われることとなり、官司請負制の展開とともに世襲化の様相を呈することになる。律令国家から王朝国家へと転換した後も、天皇や摂関、太政官の公卿らの支配階層によって理念上は律令法に基づく統治が行われていたが、現実には彼らは律令に関する知識を全く持っておらず、明法家も彼らが律令法に関与することを批難した（例:『春記』永承7年5月18日条・『左経記』長元7年8月24日条など）。従って、太政官における陣定によって罪名定（五位以上の官人に対する裁判）が行われる場合にも、実際には明法家が法解釈を示した明法勘文に基づいて裁決が出されるだけで、複数の明法家が出した明法勘文に矛盾があった場合には太政官の公卿は「法令に通じていない」ことを理由に裁決が行えず（明法勘文を踏まえずに裁決を出すことは「先例に反する」として問題視された）、偶々先例の知識から明法勘文に重大な誤りの存在が発覚した場合でも、具体的な問題点を追及できなかった。こうした状況にやや変化がみられるのは、院政期に入ってからで源経信や藤原宗忠、藤原頼長といった律令に通じた公卿も登場する。これは本人たちの知的興味の側面も無視できないものの、後三条天皇が記録所を設置して以後、明法家以外の公卿・官人も実際の訴訟などに携わる機会が増大していったことが背景にあったと考えられている。また、訴訟機関の整備と明法家の訴訟直接関与は表裏一体の関係にあり、訴訟を起こすものがあらかじめ明法家の明法勘文を得て提訴を起こしてその証拠としたために、太政官が訴訟の利害関係者となった明法家に諮問することができなくなって従来の太政官での訴訟形態が停滞して、従来の明法家の判断のみに拘束されない新たな訴訟機関の充実が必要とされた。九条兼実は自身も明法家を呼んで質問（「法家問答」）を行い、また「記録所が出す勘文に律令が引用されているのは当然で、全ての官司にある者は法令に通じているべきだ」（『玉葉』建久6年9月2日条）と指摘している。こうした支配階層の律令知識への関心の高まりが、明法家の活動とともに、鎌倉時代以後の公家法の形成や院評定の成立に影響を与えたと考えられている。