定期列車では主に総武本線の「しおさい」に使用されている。外房線の「わかしお」にも使用されているが、主に土休日運行の「新宿わかしお」で使用されている。使用列車はグリーン車の有無（当系列にはグリーン車あり）と、編成両数（同一路線を走行するE257系500番台は5両または10両編成であるのに対して、255系は常に9両編成で運転される）で区別することができる。臨時列車では中央本線直通の特急「ビューかいじ」でも使用されていた。この他、通常E257系で運行される成田線・鹿島線の「あやめ」にも週末を中心に使用されることがあった。2015年3月13日をもって「さざなみ」の定期運用から退いたが、2017年3月のダイヤ改正から君津始発の「さざなみ」4号（土休日運休）として再び「さざなみ」(土日の新宿⇔館山間で運行される「新宿さざなみ」含む)の運用に入る他、日中時間帯の一部の「わかしお」の運用にも入る。なお、登場時から2005年12月10日のダイヤ改正までは255系での運行列車は「ビューさざなみ」「ビューわかしお」の列車愛称であった。
普通車座席のシートピッチは970mmで、グリーン車座席のシートピッチは1,160mmである。普通席には向い合わせのときも使用可能なインアームテーブルが肘掛に収納されており、グリーン席も同様の構造である。また、座席配置はグリーン席も普通席も同じ横方向4列配置である。本形式以降、JR東日本の在来線特急車両のグリーン車は座席定員確保の観点から一部を除いて4列配置が基本となっている。
253系と同一の車体断面を有しているが、先頭形状は非貫通となっており、大型の一枚窓が配置され、ワイパーカバー下に前照灯と尾灯が一列に配置されている。乗降扉の数は安房鴨川・銚子方先頭車のクハ255形を除いて各車両1か所とし、側面の窓はわずかながら上下に広げられている。塗装はホワイト□（夏のビーチ）をベースに、下半分をブルー■（深みのある太平洋）、乗降口部分にイエロー■（明るい陽光と房総に咲く菜の花）を配した。このカラーリングは後継車種のE257系500番台や、千葉地区の普通列車用車両（211系・209系）の車体帯にも採用されている。JR東日本の特急形電車としては初のVVVFインバータ制御車である。走行システムについては通勤形電車209系910番台（旧901系試作車B編成）の設計を改良して採用している。導入当初の運用線区が京葉線・内房線・外房線に限定されることから、当初はATCを搭載せず、将来総武本線系統の列車への運用を考慮し設置スペースを確保した準備工事にとどまった。このため、当初は横須賀線・総武快速線の品川駅 - 錦糸町駅間を走ることはできなかったが、同区間は2004年（平成16年）2月29日よりATS-P形に切り替わったため、結果としてATCを搭載せずに255系も入線できるようになった。側面の行先表示器は登場当時は字幕式だったが、2005年（平成17年）12月10日のダイヤ改正を前にLED式に取り替えられたほか、初期車の製造から20年以上が経過して主要機器の経年劣化が目立ってきたため、2015年から機器更新が開始した。VVVFインバータがGTOサイリスタからE233系などに準じたIGBT素子に変更され、2016年をもって全編成で更新を完了した。
陸上自衛隊の指揮統制システムをソフトウェア化して野外通信システムに搭載することで、指揮階梯から第一線部隊まで情報の共有を可能とし、海自・空自・米軍との秘匿情報の共有も可能とする研究が行われている。具体的には師団等指揮システムと基幹連隊指揮統制システムのサーバ装置（計算機室装置・中央処理装置）やPDA（携帯II型）・GPS（自己位置評定装置）が、ノード装置や広帯域多目的無線機（携帯用I・II型）に置き換えられ、前者が有していた計画や命令・共通メッセージ（メール）・部隊配置・地形や気象・敵情報等の情報授受の機能が、ソフトウェア化された上で後者へ搭載される。これにより先述の効果以外にも師団等指揮システムや基幹連隊指揮統制システムを新たに購入する必要が無くなり、またその分増備される野外通信システムも量産単価の低減に繋がり、情報共有による機能強化とコスト削減の両立が可能となる。なお対空戦闘指揮統制システム・火力戦闘指揮統制システムについては、システム・装備双方に野外通信システムが搭載される予定であり、これにより同様の情報共有による機能強化の効果が得られる。この研究は平成25年度に「野外通信システムのフォローアップ」（72億円）の名で概算要求を提出したが、予算不足等を理由に取り下げられている。ただし研究の一部が別事業として、平成25年度から平成28年度までに将来的に野外通信システムの広帯域多目的無線機と海上自衛隊の艦船部隊のソフトウェア無線機と航空自衛隊の高射部隊のソフトウェア無線機との間で音声秘匿通信を可能とし、島嶼防衛や弾道ミサイル防衛の効率化を実現する「広帯域多目的無線機への機能付加（統合通信）の研究」（10億円）が行われている。その後、平成26年度には「野外指揮・通信システム一体化技術の研究」（58億円）と名称を変更したものが承認され、平成26年度から平成29年度までに運用実証型研究として「野外指揮・通信システム一体化技術の研究試作（運用実証型研究)」（総経費80億円、内26年度予算58億円）が行われる予定である。続いて平成27年度には「野外指揮・通信システム一体化」（20億円）の名で予算が承認された。