国鉄165系電車
国鉄165系電車（こくてつ165けいでんしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）が設計・製造した直流急行形電車。
国鉄分割民営化後は、東日本旅客鉄道（JR東日本）・東海旅客鉄道（JR東海）・西日本旅客鉄道（JR西日本）にそれぞれ承継された。
本項では、暖地用として製造された163系・修学旅行用として製造された167系・信越本線横川 - 軽井沢間（碓氷峠）でEF63形との協調運転対応用として製造された169系についても解説を行う。
国鉄初の直流急行形新性能電車として開発された153系電車の構造を踏襲し、勾配・寒冷路線向けとして開発され、1963年3月から営業運転に投入された。
1960年代前半、信越本線長岡 - 新潟間・高崎 - 長野間、中央東線電化により首都圏から直通する長距離連続電化区間が完成し、電車による急行列車を運転することが計画された。しかしいずれも連続急勾配が介在し、寒冷・多雪な気候条件の路線であり、東海道本線などの平坦・温暖区間向けに設計された153系電車では、これらの路線には出力や耐寒能力不足で不適であった。このため勾配・寒冷路線での運用に耐える性能を備える直流急行形電車とされたのが165系である。
ただし後述のように、平坦・温暖路線用高出力形の計画が系列集約を推進する見地から見送られたため、結局本系列が多くの路線で運用される標準型となった。
車体構造はほぼ153系を踏襲してはいるが、以下のような改良が行われている。
等級は製造開始時に準拠する。
モハ164形とユニットを組む定員76名の2等制御電動車 (Mc) で、主制御器・主抵抗器を搭載。勾配線区で使用される特質上電動車比を高める必要から、基幹形式の一つとして1963年から1970年にかけて145両が製造された。
451系・471系では電動車ユニットを両方向に使用可能としたため両渡り構造としたが、本系列では奇数向きに固定を原則としたことから片渡り構造を採用した。
外観上は、主電動機冷却風の取り入れのため前部出入台（デッキ）屋根上部に設けられた大型の通風器および床下艤装の関係で他車の700リットルに対して本形式及びモハ165形は枕木と平行に設置された550リットルの水タンクが特徴である。
また冷房化に際し後述するクハ165形同様にAU13E形分散式冷房装置を5基搭載とされたが、新前橋区所属の先行冷房改造試作車と碓氷峠（横軽）区間でのEF63形協調運転用試作車とされた900番台（901 - 904：詳細は169系を参照）は準備工事車として落成したAU12S形6基搭載で冷房化された。
モハ164形とユニットを組む2等中間電動車 (M) で定員84名。地方線区や支線直通運用で容易な短編成組成要求もあった本系列の特性から需要は小さく21両のみ製造された。
また、1963年製造車は新前橋配置後に三鷹→田町を経て1975年には神領区へ、1965年・1966年製造車は1972年には大垣区へ、また1969年製造車は1973年ならびに1975年に神領区へ転入した。このため分割民営化以前に廃車となった2 - 5を除き全車JR東海へ継承されており、残存車は1989年以降に静岡運転所へ集中配置となった。
クモハ165形またはモハ165形とユニットを組成する2等中間電動車 (M') で定員84名。電動発電機 (MG) ・空気圧縮機 (CP)・パンタグラフを搭載する。1963年から1970年にかけて166両が製造された。設計・用途の違いから以下の番台区分がある。
本形式は増備途中で設計変更も実施されており、1965年度第2次民有車以降に増備された69- ・836- ではCPをMH80A-C1000形2基からMH113A-C2000M形1基へ変更。国鉄急行形電車2等車（現・普通車）冷房化計画では、1967年製造の901 - 904ならびに1968年製造の846 - 848は冷房準備車、1969年製造の81- ・849- はAU72形集中式冷房装置を搭載する新造冷房車として落成。それ以前の非冷房車は、新前橋区所属で先行冷房改造試作車となった8両にはAU71形、その他の車両にはAU72形が搭載された。
また上述する狭小トンネル区間運用充当車は当初800番台に限定されていたが、PS16形を基本に集電船小型化・イコライザーの台枠外移設などの改良を行い、最小折りたたみ高さを縮小したPS23形が1973年に開発された。このため0・500番台車はPS23形搭載により制約が解除された。
1963年から1970年にかけて206両が製造された2等制御車 (Tc) で定員76名。当初はクモハ165形が片渡りとされたのに対して本形式は両渡り構造を採用したが、後の冷房改造により冷房用110KVA電動発電機搭載ならびに三相交流電源引通しを追設したため片渡り構造となった。クモハ165形が奇数向き固定のため本形式では3 - 11・109・113・159・161・163・169・171・173・177・179ならびに117 - 135の奇数番号車計29両を除き偶数向き固定とされた。
Mc+M'+Tcを基本とする本系列であるが、電動車ユニット166組に対して製造両数が40両多い理由は、モハ165+164の中間電動車ユニットを挟み込むTc+M+M'+Tcで製造された21両分のほか、153系との混結運用に充当する目的で単独製造された車両が含まれているためである。
なお、冷房化に関してはクモハ165形同様にAU12S形6基を搭載した横軽区間協調運転用試作車の900番台（901 - 904：詳細は169系を参照）と新前橋区所属の先行冷房改造試作車を除きAU13E形5基搭載とされた。
1等付随車 (Ts) で、定員48名。1963年 - 1969年に134両が製造された。外観的には、台車を除き特徴的な二連式大型下降窓や回送運転台の装備などサロ152形を踏襲する。なお製造途中の1964年下期から冷房化計画が実施されたため以下の相違がある。
冷房化に際し自車給電用20kVA電動発電機を搭載。さらに2等車（現・普通車）冷房化に際して三相交流電源引通しを追設した。
営業運転終了後も106が静岡車両区在籍で車籍を有したまま浜松工場に留置されていたが、2009年3月31日の廃車により本系列は廃系列となった。
1966年に川崎車輌で2両のみ製造された定員56名の売店付2等付随車 (Tk) 。
当時の中央東線急行基本編成にはサハシ165形が組成されていたが、ビュフェは夜行列車や「かいじ」など走行時間の関係で営業休止となる運用も多く存在したことから、什器保管等鎖錠封鎖簡略化などの目的と乗客へのサービスの観点から後位寄り車端を売店ならびに物資積卸口とし、設備自車給電用5kVAMGを搭載したのが本形式である。このため本系列としては最初のサハになるが、特殊仕様のため偶数形式とされた。
1966年10月のダイヤ改正による増発対応として松本運転所に配置。サハシ165形と共通運用されたが、1970年に売店も含めAU13E形6基で冷房化改造を施工しMGを冷房電源用110kVAに換装。1974年に既にビュフェ営業を休止していた上越急行のサハシ165形とトレードされる形で新潟運転所へ転出。さらに1978年には大垣電車区へ転出するも1979年から1980年にかけて再び松本運転所へ所属となった。1983年に廃車され形式消滅。
車体構造・車内設備はモハ165形と同一となる定員84名の付随車 (T) 。11両全車が新製時からAU13E形分散式冷房装置6基と冷房電源用110kVA MGを搭載して落成。1969年10月のダイヤ改正で山陽本線不定期急行の定期列車化用として1 - 10が川崎車輌で製造され宮原電車区へ、1970年に呉線電化による増発用として11が近畿車輌で製造され下関運転所へ配置された。
1972年3月のダイヤ改正以降は、全車新潟運転所へ集中配置とされ上越急行へ転用。1974年には5・9が神領区へ転出し中央西線でも運用された。1984年にはクハ455形・サロ110形へ6両が改造されたが、残存車両は松本運転所→長野運転所へ配置され長野ローカルで運用。1999年に保留車となり2001年までに全車廃車となった。
1963年に川崎車輌・近畿車輌で12両が製造された2等・ビュフェ合造付随車 (Tb) 。2等客室部の定員は36名。車体中央部に設置された幅700mmの客用扉を境に前位寄りを2等客室、後位寄りを電子レンジを標準装備するビュフェとし、トイレ・洗面所は設置しない基本構造はサハシ451形に準じているが、客用扉のステップは省略する。またサハシ153形の「寿司コーナー」は「蕎麦コーナー」に変更され、車内販売用業務用控室を出入台寄りに設置した。冷房は新製時からビュフェ部分にAU12形4基が搭載され側窓も固定式としたが、1969年 - 1972年に客室にもAU13E形2基を搭載した。
新製配置は全車新潟運転所とされ上越急行で運用されたが、1965年の中央東線松本電化による急行「アルプス」でのビュフェ営業が開始されることから、2・4・6・8・10の5両は松本運転所（現・松本車両センター）へ転出。しかし2は車両需給の関係から1966年から再び新潟運転所配置となった。
1973年10月1日ダイヤ改正で「佐渡」減便ならびにビュフェ営業終了により、翌1974年に1 - 3が松本へ転出。松本配置車も1976年には「アルプス」のビュフェ営業を終了。1978年から余剰廃車が開始され、1983年に形式消滅した。
1982年に飯田線用80系電車置換えで、豊橋機関区（現・豊橋運輸区）所属のクハ165形は偶数（下り）向き車が不足したことから、補充のためクハ165-9に方向転換改造を浜松工場で施工。車両番号を最終番号の206に続く偶数の208へ改番を実施した。
同車は分割民営化時にはJR東海へ承継。1988年3月11日には大垣へ、1989年3月11日には神領へ転属となり、同年6月21日付で廃車となった。
なお方向転換を行ったクハ165形はほかに3・115・165・167などがあるが、これらは改番されていない。
ユニット組成の相手をクハ455形への改造で失った新前橋電車区所属のモハ164形1両とモハ168形900番台4両（全車）に大宮（現・大宮総合車両センター）・広島・幡生（現・下関総合車両所）の3工場で電装解除し付随車化した改造である。
急行「天竜」で運用されるため松本運転所に配置されたが、全車1987年2月2日付で廃車されたためJRへは未承継。
1965年の山陽準急増発で下関運転所（現・下関総合車両所）所属車は本系列と153系を混結をして編成を組成していたが、クハ153形から総括制御を行う場合では勾配抑速ブレーキが使用不可となる問題が発生した。
このため瀬野八区間での下り勾配を考慮して、本来偶数（山陽本線基準の下り）向きとされるクハ153形を奇数向きに方向転換して編成を組成して対処したが、車種統一も兼ね1966年に幡生工場でクハ153形0番台車8両に以下の改造を施工した形式である。
種車が低運転台構造であったことから、塗装はクハ153形のまま正面に緑が回らない塗り分けの異端車となった。
山陽新幹線岡山暫定開業前後の1971年から1972年にかけて他区へ転出した。
宮原所属車は1973年に神領電車区に転出し、中央西線の「きそ」などで運用された後の1975年に大垣に再転出。「東海」「伊那」「富士川」などで運用されたが1983年に廃車され形式消滅した。
1965年10月の中央東線急行の電車化に伴い東海道・山陽本線で運用されていた宮原電車区所属のサハシ153形2両へ新津工場（→新津車両製作所→現・総合車両製作所新津事業所）で施工した転用改造。
1968年10月のダイヤ改正でも中央東線急行を増発したため同様に宮原電車区で余剰となっていたサハシ153形3両の改造を長野工場（現・長野総合車両センター）で施工。日程の都合上からサハシ153形のまま松本運転所に転入し、2回にわけて改造を施工した。
1969年 - 1970年に普通客室へAU13E形分散式冷房装置取付改造を施工。同時にMGを40kVAから110kVAに交換。
本区分番台は1980 - 1982年に廃車・区分消滅した。
1974年に名古屋鉄道管理局の教習用車として、浜松工場でサハシ153-15を種車に改造された事業用車。
分割民営化直前の1987年2月に廃車された。
1968年に169系量産車の製造が開始されたが、以下の車両が165系から改造編入された。
詳細は#169系を参照。
余剰車を1983年および1985年に113系グリーン車サロ110形へ改造した。
詳細は国鉄113系電車#サロ110形 急行形改造車を参照。
1983年から1985年にかけてローカル転用に際して不足する交直両用のクハ455形へ改造した。
詳細は国鉄457系電車#系列内改造車・他系列からの改造車を参照。
格下げで普通列車用となった車両の一部は、近郊形化と称される出入口近くのロングシート化およびデッキ撤去の改造を行ったものがあるが、457系等と異なりごく少数（長野地区の一部）にとどまった。国鉄時代にも別工法で前面強化工事施工車（主に新潟地区や長野地区に配属されていた車両）はあったが、JR東日本では成田線大菅踏切事故後に乗務員保護の観点から前面強化工事未施工車を対象にステンレス板（一部鉄板で施工した例もあり）による前面追加工事を積極的に推進した。
国鉄型電車では前照灯光源として長く白熱電球を標準採用してきた。しかし、フィラメントが後方に放つ光を反射し前方への投光量を増やすための反射板が必須で、灯具が大型かつ低照度で電球交換後は焦点調整を行わねばならないという欠点があった。このため、電球自体に反射板組み込み構造で、コンパクトかつ高照度で焦点調整不用のシールドビームが普及するにつれ、既存の白熱電球の保守性や保安性が問題となった。そこで保安性および保守性の向上を目的にシールドビーム化改造が1970年代以降順次進められた。
1970年10月1日から1972年10月1日まで、三鷹電車区（現・三鷹車両センター）所属の115系電車で運用されていた急行「かいじ」にグリーン車が連結されることになり、当時新前橋電車区（現・高崎車両センター）に所属していたサロ165-14・15に制御回路用ジャンパ連結器を115系用へ交換するなどの改造を施工。14は塗色を横須賀色へ変更して、15は湘南色のままで貸出された。サロ165形の下降式客室側窓は、雨水などが侵入しやすく車体外板腐食が激しかったため1977年に田町電車区（後の田町車両センター→現・東京総合車両センター田町センター）所属のサロ165-114へ試験的に改造施工。その後、一部車両に外板張り替えと同時に客室側窓のユニット窓化を施工した。
国鉄急行形電車の冷房化は、1等車（現・グリーン車）が1968年夏期までに完了したが、引き続き計画された2等車（現・普通車）の冷房化ではいくつかの課題が残った。
国鉄末期の1980年代後半より余剰車両の一部はジョイフルトレインへの改造が施工された。
1985年に千葉鉄道管理局では和式車両を導入することになり、幕張電車区（現・幕張車両センター）に所属していた波動用6両を大井工場（現・東京総合車両センター）で改造施工した。
「なのはな」は乗客からは非常に好評であったが、東北本線黒磯以北・常磐線取手以北・羽越本線村上以北などの交流電化区間に入線できない弱点があった。
1998年9月のさよなら運転で房総半島を一周したのを最後に廃車となった。その後、クロ165-1が千葉県内で保存された。
1987年3月JR化移行直前に三鷹電車区所属の6両を大井工場で改造した東京西鉄道管理局向けジョイフルトレインで、国鉄では初めて前面展望構造を採用した展望電車である。1993年には、167系メルヘン車も「パノラマエクスプレス アルプス」に準じた塗装に変更の上で同車を併結した「しんせん・やまなし」などの臨時急行にも充当されたが、2001年にJRでの運用を終了したあとに富士急行に移籍・譲渡され、2016年2月7日まで2000形として主に「フジサン特急」で運用されていた（後述「#他社へ譲渡された車両」を参照）。譲渡後、2001号編成のパンタグラフがシングルアーム式に換装された。
1989年にJR東海静岡支社が改造したジョイフルトレイン。改造施工は名古屋工場が担当したが、電動車ユニットは日本車輌製造豊川製作所に委託である。1989年7月28日に落成。1999年11月15日付けで廃車された。
1990年3月10日の京葉線東京 - 新木場間延伸開業に伴う舞浜駅最寄となる東京ディズニーランドへの行楽客輸送を目的に東京 - 西船橋間に設定された快速「シャトル・マイハマ」用に特化させた改造。大井工場が施工したが車両番号の変更は未実施。なお、長野支社にも貸し出され、大糸・信越本線の定期列車や信州循環列車で運転された実績があり、非電化区間の小海線にも入線している。
「シャトル・マイハマ」廃止の1995年に上沼垂運転区に転属。「アルファ」に再改造され新潟地区で「ホリデー快速アルプ」などで運用されたが、2001年5月8日に廃車された。
平坦かつ温暖な線区での急行列車充当用として165系から耐寒耐雪設備・勾配抑速ブレーキを省略して計画された系列である（#165系の表参照）。
先頭車の塗り分け案も検討資料が残存するが、無闇に派生系列を増やし過ぎることは運用・保守上で様々な問題を引き起こす要因となり、広域転配時に大きな制約ともなるため運転サイドから165系への統一の声が強く、153系1等車冷房化を目的にサロ163形7両が1964年に製造された段階で計画は中止となり以後の増備は165系に統一された。
平坦かつ温暖な線区への165系新製配置は房総地区という実例が存在するが、仮に163系だった場合には以下に示す問題点も存在した。
年々進む高架化や立体交差化で都区内近郊区間でも局所的な勾配が増え、急行形電車はそのような区間を加速力に勝る103系や113系などによる普通・快速列車等の合間を縫って運転されるダイヤ設定では、CS12形制御器搭載予定の163系ではダイヤ上のネックを解消しきれたかどうかは微妙であり、よって「165系への一本化は正しかった」という見解がある。
165系をベースにした修学旅行形電車である。
155・159系同様に乗降頻度が少ないことからドア幅を狭め、大型の脱着可能な折り畳み式テーブルを備える。また、155・159系の編成を前提にモハ167・166形ユニットの中間電動車とクハ167形制御車のみの構成とした。しかし季節列車等一般の列車にも投入することを想定して、室内設備については原型となった165系との相違点は少なく、低屋根構造はパンタグラフ部のみである。
1965年度に関東地区（対京阪神）増発用、1966年度に山口・広島両県からの要請による山陽地域用として、MM'ユニット15組30両と制御車22両の計52両全車が汽車製造で製造された。
関東地区の車両は1974年に修学旅行用列車の新幹線移行に伴い、波動輸送を中心にした運用に転用された。また、山陽地区に配置されていた車両も1975年の山陽新幹線の岡山 - 博多間延伸に伴う修学旅行用列車の廃止によって関東地区あるいは関西地区に転属し、やはり波動輸送を中心にした運用に転用された。
当初の塗色はカナリアイエローとライトスカーレットの修学旅行色であったが、1978年9月の車両塗装に関する規定の改定で修学旅行色が廃止されたため1979年以降は湘南色に変更された。
一方で1978年初夏から1981年にかけて、モハ167形がAU13EN形分散式6基、クハ167形が同形5基、モハ166形がAU72形集中式を搭載する冷房化改造工事が施工された。
1982年にクハ167-2が事故廃車となったため当時神領電車区で休車中だったクハ165-3を翌1983年に転属させて代車として編成に組み込んだ（詳細は後述）。その後は転属・廃車もなく分割民営化時にはJR東日本には35両が、JR西日本には16両が承継された。
2006年5月14日に閉館した交通博物館での展示を目的に、日本車輌製造が実車同様の部品を使用して現地で出張製造を行った。車号はクハ167-1とされ、修学旅行色の車体に「なかよし」のヘッドマークを前面貫通扉に掲出した。
交通博物館閉館後は埼玉県さいたま市の鉄道博物館に移設され、当初はノースウイング（北側別館）に、ノースウイング改装に伴いプロムナードで展示される。製造当時は休憩スペースにも利用されていた客室部分が徐々に短縮化され、現在は運転台部分と客室1区画程度である。
信越本線横川 - 軽井沢間専用補助機関車EF63形との間で最大12両までの協調運転を可能とした派生系列。以下の点で165系との相違点がある。
上記以外は、車体構造・車内設備・性能とも165系と同一であり、EF63形との協調運転は不能となるが165・167系との混結運転は可能である。
1967年に試作車である165系900番台を新前橋電車区に配置し、試験の結果翌1968年 - 1969年に169系として量産車の製造が開始された。
量産車はMcM'ユニット27組54両Tc27両の計81両で、3形式とも1968年製車は冷房準備車。1969年製車は落成時からの冷房車。その他はすべて他形式からの改造車で、長野運転所（現・長野総合車両センター）残留のサロ165形から改造されたサロ169形19両、サハシ153形から改造されたサハシ169形10両を加えた110両が長野運転所に配置された。
試作車は1968年の量産化改造で169系900番台へ改番編入し、引き続き新前橋区配置で同区の165系と共通運用されたが、1984年 - 1985年にかけてクモハ・クハ169形がクハ455形に、モハ168形がサハ165形100番台に改造され区分消滅した。事故廃車のクモハ169-9・モハ168-5、余剰車のクハ169-2を除いた新造量産車3形式78両が、JR東日本に承継された。
JR東日本所属車は1996年から2003年にかけて老朽廃車を実施。信越本線経営分離によりしなの鉄道へ3両編成x4本計12両が譲渡されたが、こちらも2013年3月16日のダイヤ改定で定期運用を終了。週末を中心とした臨時列車運用も同年4月29日限りで運用終了し、同年8月1日までに全車廃車となり系列消滅した。1983年から1985年にかけてローカル転用に際して不足する交直両用のクハ455形へ改造した。
詳細は国鉄457系電車#系列内改造車・他系列からの改造車を参照。
原則として定期列車での運用について解説する。
（新潟鉄道管理局 新潟運転所⇒JR東日本新潟支社 上沼垂運転区）
1963年に新潟運転所（→上沼垂運転区→現・新潟車両センター）に新製配置され、同年3月26日から165系の定期列車の第2陣として上越線の急行下り「弥彦」・上り「佐渡」で8両もしくは11両編成で運用開始。6月には夜行の「越後」にも投入され、サハシ165形を2両連結の13両編成に増強された。
その後もクハ165形1両増結の14両編成での運転なども行われるが、東海道本線の急行に比べてビュフェ車の利用率が低かったことや中央東線急行への連結が決定したことから1965年10月改正でサハシ165形の連結は1両になったが、クハ165形1両が増結されたため依然13両編成で運転された。
1968年10月のダイヤ改正では愛称整理が行われ「佐渡」に統一。翌1969年には定期5往復・季節2往復に増発され、編成が一部変更された。1970年10月2日のダイヤ改正では、「佐渡」の季節1往復が特急「とき」定期1往復に格上げ。
1972年10月1日の改正では以下の変更が実施された。
改正に先立ち同年春から宮原電車区ならびに下関運転所からサハ165形が転入し、一部の中間封じ込みとなっていたクハ165形を置換えた。後に松本運転所からのサハ164形（1974 - 1978年在籍）、回送運転台付のモハ164形500番台などの転入も実施された。
1973年10月1日改正で「佐渡」は季節列車が廃止され定期4往復に減便。また利用率低下と「とき」増発に伴う食堂従業員確保のためビュフェの営業が休止。サハシ165形は1978年6月に編成から外され、「佐渡」「よねやま」は12両編成となった。
1965年には越後湯沢 - 新潟間に準急「ゆざわ」が、「佐渡」用の付属編成を使用して運転を開始。翌1966年3月5日に急行格上げが行われたが、1972年3月15日のダイヤ改正で廃止となった。
1970年10月2日改正それまでキハ58系で運転されていた上田 - 新潟間の「よねやま」2往復を本系列で電車化を実施。1972年3月15日のダイヤ改正で「よねやま」が上野 - 長岡 - 柏崎間の気動車急行の愛称に変更され、従来の上田までの列車は「とがくし」と改称。2往復中1往復には、サロ165形の連結が開始された。1973年10月1日改正で2往復ともグリーン車連結の7両編成に統一された。しかし、1977年11月1日のダイヤ改正ではサロ165形がサハ165形に置換えられモノクラス化された。
上越新幹線大宮暫定開業に伴う1982年11月15日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
この結果それぞれ以下の編成となった。
上越新幹線上野開業に伴う1985年3月14日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
新潟地区のローカル運用が主流となった。
分割民営化後は、1987年9月3日から休日・休前日・長期休暇期間中のみ運転される新宿 - 新潟 - 村上間の快速「ムーンライト」に投入された。
1988年3月のダイヤ改正で以下の変更を実施。
1991年3月16日のダイヤ改正では以下の変更を実施。
「やひこ」は1993年に、「ムーンライト」新井発着編成は1995年に廃止となった。また「赤倉」は1997年9月30日で廃止。一方、「ムーンライト」は1996年3月16日のダイヤ改正で「ムーンライトえちご」に改称され、本系列での運用は2003年3月まで実施された。
（東京鉄道管理局 田町電車区・高崎鉄道管理局 新前橋電車区）
東北本線系統での運用は、田町電車区所属車が1963年3月25日から165系の定期列車の第1陣として「湘南日光」「なすの」で、4月25日から「中禅寺」（当時は新宿駅発着。1964年10月1日改正で下り東京駅発、上り上野駅着に変更）で開始された。
同年10月1日には新前橋電車区から6両が田町区に転入。しかし1966年10月1日付で運用をすべて新前橋区に移管した。
一方、新前橋区でも1963年3月から投入開始されており、10月1日より「あかぎ」「苗場」など80系電車で運転されていた上越線準急列車の置換えと信越急行への充当がスタートする。その後も徐々に置換えを拡大。1966年にまで80系使用の列車をすべて置換えると共に、同年10月1日で長野運転所に「軽井沢」を除く信越急行を移管。田町電車区から東北本線黒磯以南運用が移管された。
1968年10月1日のダイヤ改正では同一方面列車の愛称統一が行われたが、新前橋区ではそれ以降、以下の急行列車を担当している。
新前橋区の編成は信越本線横川 - 軽井沢間（碓氷峠）での運用があったため、電動車ユニットが他区所と逆向きになっているのが特徴で次の3種類が存在していた。
最盛期には基本編成15本・付属編成29本を巧みに組み合わせ、3両から最大15両編成で上野を中心として急行列車から普通電車まで複雑かつ幅広い運用を行った。
しかし1973年に発生した上尾事件がきっかけとなり、朝夕ラッシュ時間帯の通勤列車運用は以後減少した。
1982年の東北・上越新幹線大宮暫定開業によるダイヤ改正では以下の変更が実施された。
この結果、一部の列車で165系+185系の併結運用も実施された。
続いて1985年3月14日のダイヤ改正では以下の変更を実施。
以後はローカル運用、もしくは臨時急行列車・団体列車などの波動輸送で運用されたが、後にS編成3両x11本計33両に整理され「モントレー色」と呼ばれる独自塗装に変更された。
（長野鉄道管理局 長野運転所・高崎鉄道管理局 新前橋電車区）
1963年10月1日の横川 - 軽井沢間の碓氷峠は粘着方式による複線運転となり、同時に長野までの電化が完成した。それに伴い新前橋電車区の165系が以下の列車に投入された。
1965年10月1日の直江津電化で上野 - 直江津間の「妙高」2往復にも投入。一方、「軽井沢」は80系電車運転分が廃止され1往復になった。
特急「あさま」が181系で運転開始された1966年10月1日のダイヤ改正では以下の変更を実施。
長野配置車は上述した新前橋区の「軽井沢」専用編成と共通の編成が組成されたが、碓氷峠はEF63形による牽引・推進運転のため連結両数が8両に制限された。このため慢性的な混雑が顕著になっており、一部列車は高崎以南で長野方に3両増結する対策が採られたが、信越本線そのものの抜本的な輸送量増強に対応ができないため、1967年にEF63形と協調運転を可能にし12両編成まで碓氷峠を通過できる165系900番台を試作することになった。
前述の165系900番台を新前橋電車区に配置し、横川 - 軽井沢間区間で試運転を行ったところ良好な結果を残したため翌1968年に169系量産車として長野運転所に投入されることになり、1968年10月1日のダイヤ改正で以下の変更が実施された。
1969年10月1日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
1972年3月15日のダイヤ改正では以下の変更を実施。
1975年3月10日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
1978年10月のダイヤ改正をで以下の変更を実施。
1982年11月15日の改正で以下の変更を実施。
1985年3月14日改正で以下の変更を実施。
1986年11月1日ダイヤ改正で「妙高」は189系による運転に移行。信越本線急行での169系定期運用は終了した。長野所属車は「かもしか」用に転用されたが、ローカル列車もしくは波動輸送用としての運用活動が主になった。
（国鉄：東京西鉄道管理局 三鷹電車区・長野鉄道管理局 松本運転所・長野運転所・名古屋鉄道管理局 神領電車区・新潟鉄道管理局 新潟運転所）
（JR東日本：東京地域本社（→八王子支社） 三鷹電車区・長野支社 松本運転所・長野運転所）
1963年4月28日から5月26日までの休日に新前橋電車区所属の波動用4両2編成で運転した新宿 - 甲府間下り臨時準急「かいじ」と上り臨時普通列車が、中央東線における最初の運用である。
定期運用は1964年の上諏訪電化時に三鷹電車区にへ新製配置された11両により、新宿 - 上諏訪間の急行「たてしな」で開始され以下の編成が投入された。
1965年は松本電化に伴い以下の大きな変更が行われた。
1968年10月1日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
本系列は「アルプス」11往復中9往復、「こまがね」3往復中2往復、「かいじ」5往復、「かわぐち」6往復中5往復に投入された。
1972年10月改正からは新宿から身延への季節急行「みのぶ」が運転を開始した。
1973年10月1日から岡谷発着の季節列車「たてしな」1往復が設定され「みのぶ」併結列車も変更となった。
1975年3月のダイヤ改正ではキハ58系で残存されていた「アルプス」2往復、「こまがね」「かわぐち」それぞれ1往復が本系列化された。これに伴い下関運転所・大垣電車区・新潟運転所などから増発用車両が転入した。
1978年からは信越線急行の減便・廃止に伴い169系が長野運転所から狭小トンネル対策を施工した上で転入。
松本運転所基本編成の5号車は、サハシ165形（ビュフェ）とサハ164形（売店）の2種類が存在したが、ビュフェ営業は1976年11月限りで休止となった。しかし、1・2号車の冷房装置をはじめとするサービス電源の供給をサハシ165形もしくはサハ164形のMGから行っていたため編成から外すことができない問題を抱えていた。
しかし、編成変更から8ヵ月後の1982年11月15日のダイヤ改正では基本編成からサロ165形が1両減車となり基本編成7両+付属編成4両の11両編成となった。さらに1985年3月のダイヤ改正で「かいじ」「かわぐち」の全列車を含む一部列車が季節列車への格下げと夜行「アルプス」へのクモニ83形連結の中止。1986年11月1日のダイヤ改正で中央東線昼行急行が全廃された。残存した定期夜行「アルプス」は183・189系に車種変更。松本所属の本系列は波動輸送ならびに松本地区ローカル列車に転用されたほか、McM'Tcx11編成33両が紀勢本線に残存する客車列車置換え用として日根野電車区（現・吹田総合車両所日根野支所）に転出した。
1961年に県都の長野市と飯田市方面の南信地域を連絡する地域準急列車と新宿からの直通列車はいずれも「天竜」の愛称で運転されていたが、1968年に新宿への直通列車は「こまがね」として運用分離された。
一方、県内連絡列車は引き続き「天竜」の愛称を継承。キハ57系・58系や80系電車ならびに松本運転所の165系で運転された。
1975年3月10日のダイヤ改正で「きそ」と共通運用となる神領電車区付属編成（4両編成）で完全165系化され、1982年11月のダイヤ改正で松本運転所に移管された。
しかし1986年11月1日のダイヤ改正で以下の変更を実施した。
しかし、1988年3月に快速「みすず」に格下げ。車両は引き続き充当された。
1973年の中津川 - 塩尻間電化電化完成によりキハ91系・58系で運転されていた名古屋 - 松本・長野間の急行「きそ」2往復・名古屋 - 南小谷間急行「つがいけ」1往復を神領電車区配置の基本編成8両+付属4両の12両編成で置換えたが、編成には何種類かのバリエーションが存在した。
神領区の編成に上記のようなバリエーションが存在した理由は、すべて他区所からの転入車で、モハ164形500番台・モハ165形・サハ153形・サハ165形・クハ164形などの車両数必要とされる編成数にバラツキが発生したためである。
1975年3月のダイヤ改正で付属編成が「天竜」と共通運用となり、1978年10月のダイヤ改正で夜行客車運列車と「赤倉」を除き中央西線急行の165系化が完了。「きそ」2.5往復、「つがいけ」1往復の運用に変更された。
1982年11月のダイヤ改正では以下の変更を実施。
しかし1983年7月には昼行「きそ」は快速へ格下げ。列車そのものは残存したが1985年3月のダイヤ改正で「赤倉」も松本以南を廃止され「南越後」に改称。中央西線での定期急行は全廃となった。
（千葉鉄道管理局 津田沼電車区・幕張電車区）
1969年7月11日房総西線（現・内房線）木更津 - 千倉電化に伴い165系最終増備車44両を津田沼電車区に配置。基本編成グリーン車付き7両+付属編成3両の10両編成を組成し急行「うち房」で運転を開始した。
1971年7月1日には安房鴨川まで電化区間が延長され、「うち房」も運転本数が下り7本・上り9本（うち2往復は季節列車）となり、従来の館山・千倉発着から一部列車の運転が延長された。
総武快速線東京地下 - 錦糸町間開業ならびに房総東線（同日から外房線に改称）蘇我 - 安房鴨川間電化に伴う1972年7月15日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
1975年3月10日のダイヤ改正で以下の変更を実施。
その後1982年11月15日のダイヤ改正で総武・房総急行は全廃となった。
ダイヤ改正後の幕張電車区所属車は首都圏波動用の12両を残し新潟・新前橋・豊橋などに転出したが、1986年には169系が松本運転所から転入して総数は15両となった。
（東京南鉄道管理局 田町電車区・高崎鉄道管理局 新前橋電車区・静岡鉄道管理局 静岡運転所・名古屋鉄道管理局 大垣電車区など）
1963年から1970年に伊東 - 日光間で運転された急行「湘南日光」での運用が最初であるが、この他には田町区の153系10両編成に組み込まれていたサロ153形・152形置換え用とされたサロ165形が1965年から配置された。
1968年4月27日に御殿場線の電化が完成し、東京 - 御殿場間で急行「ごてんば」の運転が開始された。車両は新前橋電車区から貸し出し名義の165系3両編成で、東京 - 国府津間は「東海」もしくは「伊豆」と併結運転とされ、前者は15両、後者は13両編成での運転となった。
1971年2月1日からは、併結列車を「東海」のみに改正。
1973年10月のダイヤ改正で上野 - 東京間の回送線が使用停止になることも含めて新前橋区からの借り受けを終了。正式に田町区の運用となり、新前橋電車区と大垣電車区からモハ164形500番台組み込みの3両編成が1本ずつ転入した。
1981年10月のダイヤ改正で167系4両編成に変更。167系にとってはこれが唯一の定期運用となった。
1985年3月のダイヤ改正で東京 - 御殿場線の優等列車運転を小田急電鉄を経由して運転される「あさぎり」に一本化することにより廃止された。
東海道本線電車急行は153系電車が長らく主力であったが、サロ152形のサロ112形への改造や老朽化による本系列への置換えが進行した。その結果として大垣電車区が担当していた「東海」と共通運用の大垣夜行も1983年2月までに165系化が完了した。その後は1986年11月のダイヤ改正で12両→11両に1両減車。1989年3月に運用が静岡運転所に移管、引き続き運転されたが、1996年3月16日に特急「（ワイドビュー）東海」に格上げのうえ373系電車に置換えられ、これと同時に大垣夜行も快速「ムーンライトながら」となった。その後「東海」は2007年3月18日に廃止、「ムーンライトながら」も2009年3月14日をもって臨時列車化のうえ車両も田町車両センター（後に大宮総合車両センター）配置の183・189系電車（さらに大宮所属185系電車）に変更となったが、373系は2012年3月の改正まで普通列車として東京まで乗り入れていた。
両線とも本系列の投入は1972年3月15日のダイヤ改正によるものである。それまで80系電車で運転されていた急行「富士川」（身延線）「伊那」を本系列で置換えた。
「富士川」では以下の5両編成が組成された。身延線は建築限界の低い狭小トンネルのためモハ164形は低屋根構造の800番台が、本編成ではクハ165形に搭載されるMGの冷房電源容量が4両までしか確保できないことからサハ153形はMG・CP付の200番台が限定とされた。1000分の25勾配が連続する身延線では、165系といえども2M3Tの電動車1ユニット編成では駆動力不足で、乗務員は勾配起動時・通勤時間帯運用の低加速や雨天時の空転に悩まされたという。
当初は定期4往復・臨時1往復で充当されたが、同年10月から定期5往復となった。
1983年3月までに老朽化のためクハ164形・サハ153形が廃車となりクハ165形に置換え。1985年3月のダイヤ改正で4両に減車。1986年11月のダイヤ改正で運用を80系電車時代に担当した静岡運転所に移管。JR化後も引き続き運転されたが、1995年10月1日に特急「（ワイドビュー）ふじかわ」に格上げ。373系電車に置換えられた。
一方「伊那」は普通車のみの3・4・6・7両編成での4往復運転とされ、飯田線のみならず出入区を兼ねた大垣・美濃赤坂（臨時延長では米原）発着も設定され、辰野口では上諏訪まで運転される列車も存在した。
「伊那」は1983年7月5日に全廃。
またこれとは別に飯田線では、豊橋口ローカル列車で運用されていた80系電車が老朽化してきたために1982年から置換え用の3両編成が、新前橋電車区や幕張電車区などから豊橋機関区に3両編成単位で転入した。JR移行後の1988年3月改正で車両配置基地集約化により運用は静岡運転所に移管されたが、車両は引き続き豊橋常駐のままで充当された。
しかし初期製造車が多く老朽化も著しかったことから徐々に119系電車などに置換えられ運用を失い、1991年までに神領区へ転出もしくは廃車となった。
1971年から運転を開始した名古屋地区快速列車に1972年3月のダイヤ改正から153系と混用で大垣電車区の8両編成が投入された。1982年の117系投入により置換えられたが、間合い運用ならびに神領区と共管で中央西線中津川以南の運用にも投入された。
関西本線での運用は、名古屋 - 亀山間のローカル列車運用に1985年3月のダイヤ改正で大垣区の3両編成が投入されたのが起源である。1988年3月のダイヤ改正で神領区に運用移管されたが、1990年には213系電車に置換えられた。
（大阪鉄道管理局 宮原電車区・ 岡山鉄道管理局 岡山電車区・広島鉄道管理局 広島運転所・下関運転所など）
宮原電車区の準急「鷲羽」用153系10両編成増結用としてクモハ165形+モハ164形500番台ユニット11組22両を配置し、1963年10月1日から運用を開始した。
上記編成で運用されたのは次の準急5列車である。
増結ユニットの車号は当初「増1・増2」とし153系編成から1号車とされていたが、1964年10月1日のダイヤ改正からは、増結ユニットから1号車とする変更を実施し、開放は岡山駅での「鷲羽」（宇野線内の変電所容量の関係）と「びんご」のみとされた。
結果的に1965年10月1日のダイヤ改正で宮原区の準急編成は原則153系のみ（一部クハ165形・サロ165形を混用）での組成に変更され、同区のクモハ165形+モハ164形500番台ユニットは全車下関運転所に転出した。
なお宮原区には1964年以降何度か新製配置された。
宮原区の特徴として、本系列のみで編成を組成して定期列車に充当ではなく、153系の置換えもしくは補完的な意味合いで運用されるケースが多い。
1968年10月1日のダイヤ改正から、一部の編成を向日町運転所（現：吹田総合車両所京都支所）に転出させ、宮原電車区と急行運用を分担していたが、1972年3月15日の山陽新幹線岡山開業によるダイヤ改正時に再度宮原区に急行運用が一本化されている。
さらに1975年3月10日の山陽新幹線博多開業までには、167系が本来の修学旅行用から波動用に転用され下関運転所から転入している。同区では不足するクハ167形補完と新快速用のクハ165形。153系編成に組み込むサロ165形が残った程度で、多くの車両は関東・中部へ転出している。
なお、同区で80系時代から運用され続けていた「比叡」は、1980年10月1日のダイヤ改正で1往復に減便され、運用を大垣電車区に移管。1982年には老朽化を理由に165系に置換えられたが、1984年2月1日のダイヤ改正で廃止された。
岡山電車区には、1965年に波動用4両編成x4本16両配置されたが、この車両はクハ165形4両を除き1972年に大垣電車区へ転出した。
上述車とは入換の形で下関運転所からMcM'ユニット4組8両とサロ165形2両、宮原電車区からサハ153形4両が転入。残存したクハ165形4両で引続き波動運用対応用とされたが、翌年までサロ165形は網干電車区（現・網干総合車両所）に、残りの車両は神領電車区に転出した。
定期運用は持たない。
1965年10月に80系電車と準急用気動車の置換え用名義で以下の車両が配置された。
計42両が岡山 - 下関間1往復、岡山 - 広島間3往復、広島 - 下関間2往復
、広島 - 小郡（現・新山口）間1往復の準急列車に運用された。
サロ153形は1966年以降サロ152・165形のリクライニングシート装備車に置換えられたが、同所では電動車を165系で統一したのは以下の理由がある。
その後も転入が行われ、1970年には最終増備車のクモハ165+モハ164+サハ165+クハ165新製車が配置され、主に山陽本線岡山以西の急行列車で運用された。
しかし1972年3月のダイヤ改正で宮原区の153系ビュフェ車込み10両編成に置換えられ、サロ165形8両を除いて本系列は他地区に転出した。
これらとは別にクモハ165-68+モハ164-815のユニットのみが、1965年1月から5月にかけて広島運転所に所属。
167系電車による修学旅行列車運用は、1965年7月に4両編成4本計16両を田町電車区に配置し同年10月より品川 - 京都間「わかくさ」で、1966年1月から2月に4両編成3本・6両編成4本計36両を下関運転所（現・下関総合車両所）に配置し、同年4月より下関 - 広島間「なかよし」（小学生向け）・下関 - 京都間「友情」（中学生向け）・下関 - 東京間「わこうど」（高校生向け）で運転を開始した。
オフシーズンには「わこうど」と同時刻で運転された臨時急行「長州」のほか、各地の臨時列車運用にも投入された。
修学旅行列車の新幹線移行に伴い波動輸送用に転用。下関所属車は1974年から1975年にかけて田町区に4両編成5本20両、宮原電車区にクハ167形4両とモハ167・166形ユニット6組12両の計16両が転出。主に山陽・信州・上越方面への臨時列車のほか、神奈川県内から日光への小学校向け団体列車運用にも充当された。
1986年11月1日のダイヤ改正に備え、名古屋地区においては1986年7月から10月にかけて117系のスジを、阪和・紀勢線においては1986年10月に特急「くろしお」を含む485系のスジをそれぞれ本系列が代走した。前者は117系の6両編成9本から4両編成18本に組み替えるため運用離脱の必要があること、後者は485系を福知山線の特急「北近畿」に転用させる必要があり、かつ紀勢線の新宮―御坊間でのホーム嵩上げが進捗したことにより松本から日根野に転属したばかりの本系列が運用可能になったことによる。
本来の目的とされた急行列車が1980年代より減少した。1990年代には東海道本線の「東海」や信越本線の「赤倉」など僅かに存在もしたが、それらも特急への格上げなどで急行列車としての運用そのものが消滅することとなった。
一方で1981年から老朽廃車が開始されていたが、余剰車両の活用を目的に国鉄末期から一部の車両はジョイフルトレインへ改造されたほか、急行運用の減少から新潟・長野・松本・甲府地区・飯田線豊橋口・関西本線名古屋口・和歌山地区などでは、普通列車の運用に充当され夏期冷房化率向上に貢献した。またJR発足後はJR東日本一部地域で車体カラーも変更され、イメージを一新した。
しかしデッキ付き2扉構造により乗降時間を要すことから列車遅延の原因となるなど使い勝手が悪い結果、115系・E127系・119系・213系5000番台・105系などに置換えられ、営業運転範囲は徐々に狭まっていった。
JR化後は本系列に限らず急行形電車そのものが老朽化による廃車も多く、また「上尾事件」のように急行運用の間合いによる大都市圏の通勤・通学ラッシュ時への運用には適さないことから、早急な置換えが必須であった。このため同時期に製造された113系・115系が延命工事を多数施工したのと対照的に本系列では廃車になった。
社別で解説する車両基地名称は、本系列車両の配置がなくなった時点でのものとする。
分割民営化後は、田町電車区（→田町車両センター→現・東京総合車両センター田町センター）の167系は4両、他区の165・169系は3両と最低組成に必要な短編成で組成され主に波動運用対応用とされた。
なお一部車両は、107系電車新製にあたって主電動機・台車・冷房装置などの機器を供出しているが、車籍上のつながりはない。
千葉局管内の急行列車廃止後は3両編成x5本計15両が配置されていたが、1986年に和式電車「なのはな」へ6両、1990年に「シャトル・マイハマ」へ3両が改造された結果、165・169系3両編成x2本計6両が波動輸送対応で運用された。
1995年10・11月に運用されたホリデー快速「ときわ鎌倉号」では、取手 - 三河島 - 田端操車場（現・田端信号場） - 池袋 - 新宿 - 鎌倉が運転経路とされたため普段湘南色の電車が入線しない常磐線や貨物支線を走行したが、翌1996年3月の運転からは田町電車区の167系アコモデーション改造車が投入され、幕張配置車は同年8月に廃車された。
1986年急行運用全廃後はローカル運用主体となり、当初は165系・169系混在であったが、後に169系3両編成x14本（A編成）計42両に整理された。塗装も長野色（初代→2代）に塗り替えられ中央本線甲府 - 中津川・大糸線・篠ノ井線・と広域で運用されたが、1996年にA2編成（クモハ169・モハ168-7+クハ169-4）が廃車、1997年10月の北陸新幹線長野先行開業によるダイヤ改正で主に波動運用対応だったA12 - A14編成が長野総合車両所（現・長野総合車両センター）に転出。3両編成x10本計30両の配置となった。
1998年12月のJRダイヤ改正でE127系100番台に置換えられ、残存していた車両のうち6両が三鷹電車区（現・三鷹車両センター）へ、12両が長野総合車両所へ転出、12両が廃車となり配置がなくなった。
信越急行廃止後は、残存した169系15両に松本運転所から転入したサハ165形5両を組込み4両編成x5本を組成。当初は急行「かもしか」運用に投入されたが、1988年に快速「みすず」に格下げ。以後はローカル運用が主となり、信越本線小諸 - 長野・篠ノ井線・中央本線・飯田線飯田以北で運用された。
大きな動きは、1997年10月1日のしなの鉄道開業によりN31・N32・N35編成からサハ165形を抜いたMcM'Tc3両x3本計12両が譲渡されたが、松本所から補完分同数となる車両が転入して以下の布陣となった。松本からの転入車はこの書体で表記するが、既存長野車とでは座席が異なる。
1998年12月のダイヤ改正では以下の動きが発生した。
本改正では定期運用を失ったが、主にN31編成が単独で、N32+N33編成は6両に組成された状態で波動輸送に、N34・N35編成はリニューアル工事で予備車が不足がちだった115系の代走に投入された。
しかし、これらの運用も2000年には終了し、2001年までに全車廃車・解体となった。
1986年に波動運用対応の165系が配置されてから何度か廃車・他区所からの転入で車両の置換えがあったものの、1999年以降は三鷹色に塗装された169系のM1 - M5編成・165系のM6編成の3両編成x5本計15両の布陣となった。
東京近郊で運行されていた「こまちリレー号」（→「新幹線リレー号」→快速「むさしの」）・各種「ホリデー快速」・東京 - 大垣間増発夜行列車の最混雑時増結車などのほか、。しかし「むさしの」は2002年12月に豊田電車区（現・豊田車両センター）の115系に、「ホリデー快速」も183・189系に置換えられた。その後は徐々に廃車され、2003年1月2日の臨時列車（169系6両編成）を最後に運用終了となった。
国鉄時代から波動用として167系4両編成x9本を配置していた。後に全先頭車の前面強化とシールドビーム化・ATS-P取付・モハ166形のパンタグラフのPS21形への交換などを行った。
その後は編成によって特化した改造を行っている。上述の臨時列車や波動輸送のほかに「ホリデー快速むさしの」「ホリデー快速ピクニック」「ホリデー快速河口湖」などの準定期とも呼べる運用も存在した。
2003年春期臨時大垣夜行での運用を最後に、同年5月から9月にかけて老朽化のため同年内に全車廃車となった。
当時はモントレー色と呼ばれる3両のS編成11本計33両が配置され主に波動運用へ充当されていたが、運用数の減少ならびに183系・189系の転入に伴い、2002年からは残存していたS9-11編成を湘南色への塗装変更を実施した上で以下のイベント急行列車で運用された。
上記イベント終了後に全車廃車となり、長野総合車両所で解体された。
2001年のアルファ編成廃車後、最後まで残った本系列定期運用に充当されていた「ムーンライトえちご」「フェアーウェイ」用M編成（3両編成x6本計18両）も老朽化に伴い2003年4月に485系に置換えられた。
その後M2・3編成は湘南色に再塗装され、本系列ゆかりの路線で以下の「さよなら運転」を実施した。
8月23日の大井工場（現・東京総合車両センター）一般公開時に展示が行われたのを最後に、M2・3編成は8月27日に長野総合車両所へ廃車回送された。
M1・6編成は、5月には「善光寺ご開帳記念」臨時快速「とがくし」に投入されたほか、4 - 9月に運転された上越線・信越本線の臨時快速「こころ」（越後湯沢 - 長岡）にほぼ専従投入された。
10月に残存していた編成は長野総合車両所へ廃車回送され、これをもってJRグループ全体から本系列の営業用車両が姿を消した。
最終的に静岡運転所（現・静岡車両区）と神領電車区（現・神領車両区）に配置された。同車の承継車両殆どの共通点として、大きな変更はされずに廃車まで湘南色を保っていた特徴がある反面、同社独自改造として以下の点がある。
本系列では国鉄時代に特別保全工事や先頭車の前照灯シールドビーム+前面強化が行われていたが、継承後の同社では延命工事・アコモデーション改良などを一切行っていないことから、多くの車両が原型を保持していた。
基本的当所の車両は他車両基地からの転入車両で、JRグループ全体でもモハ165形・サロ165形が配置されていた車両基地である。また急行運用主体のため、所属全車に汚物処理装置が取付けられた。
1990年にK編成は以下の変更を実施。
1992年3月改正では以下の変更を実施。
1995年10月1日のダイヤ改正では「富士川」特急格上げによる373系への置換えにより以下の変更が実施された。
なお「富士川」営業運行終了直前には国鉄時代のヘッドマークが掲出され、間合い運用時は列車名を隠した状態で運転された。
1996年3月16日のダイヤ改正で急行「東海」特急格上げ・東京 - 大垣間夜行普通列車を座席指定快速「ムーンライトながら」への格上げにより全運用を373系へ置換えられて運用を終了した。
「東海」運用では前面同様に国鉄時代のヘッドマークの掲出とともに方向幕を「急行」のみの表示に戻したほか、最終日に充当されたK3編成では先頭車のスカートを黒く塗り直し、さらにグリーン車の帯を復活させるなどできる限り国鉄時代の状態に戻して運転された。
最終日の各編成運用を以下に示す。このほかK3-1編成・F23編成・予備のサロ165-126も廃車となり、残存したK4-1編成は神領へ転出し、同区の3両編成1本を置換えた。廃車・解体は1996年5月末までに行われ、この時点でモハ165形は形式消滅した。一般用車両全廃後もゆうゆう東海編成は引き続き配置されたが、1999年11月11日に運転された急行「静岡葵博号」をもって営業運転を終了。同月15日に浜松工場へ回送され廃車となった。
国鉄時代は中央西線の急行「きそ」などの使用される車両が配置されていたが、同列車の廃止に伴い他区へ転属し配置がなくなった。しかし1989年に大垣電車区が担当していた同線中津川 - 松本間の普通列車運用と3両編成x15本計45両が移管・転属され配置が復活した。
T1 - T15編成が配置されたが、運用見直しと老朽化の著しい車両の整理が行われ2本が廃車。1本が急行「東海」付属編成用として静岡に転出し3両編成x12本計36両となった。
1992年3月時点ではT編成12本が在籍。中央西線中津川 - 松本間普通列車が主運用で、出入区を兼ねた松本発名古屋行の普通列車の運用にも充当された。
1996年3月に静岡運転所の定期運用終了に伴いK4-1編成がT13編成として当区へ復帰した。
この結果3両編成12本（T1 - T8・T10 - T13)が、従来の運用に加え中央西線名古屋口の「通勤快速」にも投入された。その他の臨時運用を以下に示す。
1999年7月16日のダイヤ改正で中央西線中津川 - 塩尻間のワンマン運転化に伴い、313系3000番台が投入され全運用が置換えられた。この時点で3両編成7本が順次廃車された。残存した5編成（T1・T6・T8・T10・T13）は波動輸送用で運用されたが、2001年5月の臨時運用を最後に全車廃車された。
その後はT8編成のみ保存目的で美濃太田車両区へ回送・保管された以外は全車解体された。現状については#保存車を参照。
分割民営化後は、宮原運転所と日根野電車区に配置された。
国鉄時代から配置されていた167系はMM'ユニット6組12両・クハ167形4両であったためJR化の時点では以下の編成が組成されていた。
宮原所属でありながら、通常は京都総合運転所野洲派出所（現・網干総合車両所宮原支所野洲派出所）と吹田工場高槻派出所（現・網干総合車両所高槻派出所）に留置され、主に夜行急行「ちくま」「くろよん」のほか各種臨時・団体列車などの波動運用へ投入された。
1988年9月から年末までは瀬戸大橋線岡山 - 高松間の臨時快速運用で本系列初の四国乗入れが実施された。なお瀬戸大橋線通過のため、充当車両の下段窓は固定化された。
1997年にクハ167形全車とMM'ユニットの12・13を除いて廃車となり、両先頭車がクハ165形のK1編成（6両）に組み替えられるも2001年に廃車となった。
1986年11月に実施された国鉄最後のダイヤ改正で紀勢本線客車列車置換え用として松本運転所から3両編成x11本計33両が転入し、編成番号はF300番台が付番された。
所属車に対する独自改造として「紀勢スイッチ」と呼ばれるドアクローズ確認スイッチを設置したほか、一部の編成に波動輸送対策から客室内にATS-P形を搭載し、戸袋窓を埋込処理とした。
定期運用は、紀勢本線和歌山 - 新宮間を中心に紀伊田辺以南ほぼすべての普通列車・天王寺発新宮行き夜行列車（通称：太公望列車）・阪和線（早朝・深夜）に充当。一方で優等列車への充当は1995年夏期まで多客期臨時急行列車のみとされた。
新宮行き夜行列車は、1990年3月10日のダイヤ改正で新大阪発とし、快速列車へ格上げされたが、1999年10月2日ダイヤ改正で紀伊田辺まで区間短縮。金・土・祝前日のみ臨時列車扱いで新宮まで延長運転へ変更されたが、2000年10月1日改正で延長運転を終了した。
以降は老朽化や置換えなどによ3両編成x4本計12両まで減少し、2002年3月22日で定期運用は終了。同月24日に白浜→天王寺・和歌山 - 新宮快速「ありがとう165系号」。さらに同月30日には山陽新幹線新大阪 - 岡山間開業30周年記念として新大阪 - 宇野間「鷲羽」リバイバル運転ですべての運用が終了した。
JRでの運用終了後に一部車両が他社に譲渡されたが、いずれも運用を終了している。
富士急行には「パノラマエクスプレスアルプス」改造車が2000形として譲渡され、6両を2本に分割のうえ「フジサン特急」での運用に投入された。編成方向の統一を実施しなかったため2001号編成と2002号編成では展望席の方向はそれぞれ逆向きとなる。また廃車となった三鷹電車区M5編成3両が鉄道車両としては転籍せずに部品取り名義で同時に譲渡された。
2013年10月に老朽化のため後継車両として小田急20000形RSE車の譲渡・導入を発表。これに伴い2002号編成の車体色を「パノラマエクスプレスアルプス」色へ復元し、同年11月30日の富士急電車まつりからさよなら運転を開始した。同編成は2014年2月9日のイベントで運用終了の予定であったが、記録的な大雪により中止となったまま営業運転を終了した。
一方の2001号編成も2015年度中にJR東海371系電車の譲渡・置換えが発表され、2016年2月7日に運用を終了した。これにより国鉄急行形直流電車は全廃となった。
秩父鉄道には3000系として3両編成3本（9両）が譲渡され、急行「秩父路」で使用されていたが、2006年11月25日限りで営業運転を終了し6000系（元西武鉄道新101系）へ置換えられた。
しなの鉄道開業に伴い1997年に169系3両編成x3本が、1998年に3両編成x1本が譲渡された。全編成ともJR時代には快速「みすず」に充当されたアコモ改良工事施工車である。移籍に伴う車両番号変更は未実施。
当初は旧国鉄色（湘南色）のまま譲渡されたが、まもなく赤とグレーを基調とするしなの鉄道塗装（通称：しなてつカラー）への塗り替えを実施。しかしS52編成は、譲渡移籍後に旧国鉄色への塗り替えが2回実施された。
2011年7月1日、鉄道に関する技術上の基準を定める省令改正により、JR東日本管内での営業運転を終了。同月31日には快速「169系初の12両編成号」を軽井沢 - 屋代間で運転。
2012年1月21日、S54編成営業運転終了イベントを屋代駅で開催。同編成は同年2月2日にJR東日本長野総合車両センターへ廃車回送された。
2013年3月15日に定期列車での運用を終了。以後の営業運転は臨時列車のみとし、同年3月27日にはS51編成を旧国鉄色へ変更し坂城駅での静態保存が決定した。
同年4月27 - 29日の「ファイナルイベント」で以下の臨時列車充当を最後にすべての運用を終了した。
同年7月22日に屋代駅構内に留置されていたS52編成は軽井沢駅へ自力回送。クモハ169-6は同駅で切り離され、同駅に隣接する旧軽井沢駅舎記念館で静態保存された。編成を解かれたモハ168-6・クハ169-19は115系S5編成に牽引され一旦屋代駅に回送後、同月31日に115系S5編成と共に長野総合車両センターに廃車回送された。
原則的にクモハ165形+モハ164形ユニットは奇数（東海道本線基準の上り）向きとして運用した。これは、153系など他の新性能電車のユニット構成に準じた標準的な取扱であるが、以下で解説する例外が発生する。
大阪 - 宇野間準急「鷲羽」と大阪 - 三原間準急「びんご」の12両化時の増結車であるが、「鷲羽」運用では当時の宇野線が変電所容量の関係から電動車は4両までの制約があった。このため岡山でMcM'ユニットを増解結することになったが、運用上の都合から偶数（東海道本線基準の下り）向きとした。
EF63形との推進・牽引運転では、連結器の変形による浮き上がり脱線の予防などの点で重量のある電動車ユニットを峠の下側となる横川方に組込むことが望ましかったため、信越本線での運用が存在した新前橋電車区所属の165系・169系900番台と長野運転所の169系が偶数向きとされた。房総地区では1969年に44両が津田沼電車区に配置され、次の編成で運用されていた。
1972年、房総東線（現・外房線）の電化完成によって幕張電車区に転属すると共に、房総循環急行「なぎさ・みさき」に投入された。しかし内房線・外房線で一周して蘇我に戻ってきた時点で編成が逆向きになってしまうため、午前1周、午後1周。つまり、1日に房総半島を2周して元の向きに戻す運用が組まれていた。本系列は、余剰・老朽化以外で事故廃車になった車両が8両存在する。