高速運転実施に備え、主電動機は当時としては高回転型のゼネラル・エレクトリック（GE）社製GE-263-A（48kW）を4基搭載、制御器は電空カム軸式のGE社製PC-5に弱め界磁機能を付加して高速運転に対処した。歯車比は51・63形が24:62（1:2.583）、75・81形が28:58（1:2.071）とで異なっている。51・63形の竣工当初はポール集電で、連結器として左右にバッファを備えた連環式連結器を装着していたが、1922年にパンタグラフ化と自動連結器化が実施され、同年竣工の75形以降は当初より自動連結器およびパンタグラフ装備（300形を除く）で竣工している。大阪市内に併用軌道区間が存在していたことから、フェンダーとストライカーを装備していた。台車は51・63形がJ.G.ブリル社製Brill 27-MCB-2、75形以降がボールドウィン社製BW-78-25Aをそれぞれ装着している。ブレーキは51形竣工当初はGE社製非常直通ブレーキであったが、これは早期に同じGE社製のJ三動弁によるAVR自動空気ブレーキに置き換えられ、その後ウェスティングハウス・エアブレーキ社系のM三動弁によるAMM・ACM自動空気ブレーキに交換されている。
木造15m級3扉車である。51形は妻面が半円形の卵形5枚窓を採用、当時の関西私鉄で流行したスタイルである。63形以降は平妻3枚窓となり、最終増備車の81形では屋根が丸屋根となっている。台枠側面には補強用のトラス棒が装着された。客用扉は新造時は全て手動扉であったが、後に中央扉へのドアエンジンの整備と扉を拡幅する工事が施工されている。また、ベンチレーターは二重屋根で登場したグループは当初トルペード型を取り付けていたが、1920年代後半までにガーランド型に換装された。丸屋根で登場した81形は阪急初のおわん型ベンチレーターを採用、このベンチレーターは1924年に登場した500・700形を経て、600・800形に継承された。車内の見付けは51・63・75・301・81の各形式とも1形同様のロングシートで、運転台部分がHポールで仕切られているのも同じであるが、車内照明は、81形以外の各形式は1形以来の傘の下に「ハ」の字にむき出しの電球が取り付けられたものであったが、81形のみはシャンデリア調の灯具を採用した。この他、75・81形では座席の袖部にスタンションポールが取り付けられているが、75形が真鍮製であるのに対し、81形は500形などと同じ白のホーロー引きとなっている。このように、最初に製造された51形と最終増備車の81形では内外装に大きな差があり、81形では51形より同形に続いて製造された阪急初の半鋼製車である500・700形との共通点が多い。
1960年、ポリオワクチン製造のため使われていたアカゲザルの腎臓細胞がSV40ウイルス（シミアンウイルス40）に感染していたことが判明した。SV40は、1960年にサルに自然発生したウイルスとして感染が発見され、1961年には、SV40はネズミ目にできた腫瘍とされていた。近年、ウイルスは人間の癌として決まった形で発見されており、脳腫瘍と骨腫瘍、胸膜、腹膜中皮腫、非ホジキンリンパ腫の何種類かがウイルスによるものとされているが、SV40が癌の原因となると判明した訳ではない。SV40は1955〜1963年の間、不活性ワクチンの副作用(蓄積)として発見された。経口生ポリオワクチンでは発見されず、1955年-1963年の間にワクチンを9800万を超えるアメリカ人が一回からそれ以上接種し、SV40によって汚染されたワクチンを1,000,000-3,000,000人のアメリカ人が接種したとされ、分析後、汚染ワクチンが1980年まで東側諸国（ソビエト連邦、中国、日本、アフリカ諸国の複数国）で使われた可能性がある。これは何億人がSV40に曝されていた事になる。1998年、アメリカ国立がん研究所が大きな治験を始めて、汚染されたワクチンが癌情報（SEERデータベース）に加えられた。治験によって、SV40を含んだワクチンを接種した人が癌と診断されなかったため、汚染ワクチンによる癌は増加していないことが公式に発表され、1957年後半の汚染されたワクチンを接種した700,000人の癌発生率を、スウェーデンの大規模な治験では調査したところ、治験によってSV40を含んだポリオワクチンを接種した人の癌の増加はないと発表された。SV40が原因とされる癌については疑問が残るが、人の身体組織の中でSV40の発見は長期に渡る論争の解決になるとされる。1958年から、米国国立衛生研究所は、経口生ポリオワクチンがサビン系統に対して最も安全であると決定を下した。1957〜1960年の間、ヒラリー・コプロウスキーは世界の至るところで、自分のワクチンを投与し続け、アフリカのベルギー領地（現在のコンゴ民主共和国、ルワンダ、ブルンジ）において、そのワクチンはおよそ100万人に投与された。治験の結果によりある議論が持ち上がる。経口生ポリオワクチンが原因でAIDSを発症したのではないかという仮説（AIDS仮説）は、危険性を顧みずに長年ワクチンを投与し続けたという非難となり、チンパンジーから人へのSIV感染を起こしたという状況が、今のAIDS問題に繋がる。しかし、これらの仮設はいくつかの治験により仮説が誤りであることを明らかになっている。2004年、アフリカにおいて急性灰白髄炎のケースは減少しているものの、（アフリカ大陸の西部の孤立した地域では、現在でも時々発症する）近年、ポリオワクチン予防接種キャンペーンの反対活動が活発化しており、その原因はワクチン接種による不妊とされている。急性灰白髄炎が、ナイジェリアで再び猛威を振るい、アフリカの他の国にも及んでいる。これを受けて疫学者達は、アフリカの一部地域の人々が、自分の子供にポリオワクチンを受けさせることを拒んでいるためだと信じている。