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国鉄165系電車 改造
1987年から1990年にかけて、新宿 - 新潟間を結ぶ夜行快速「ムーンライト」充当車の改造が施工された。工事は数度に渡り行われたが、共通事項として座席をグリーン車用R27系リクライニングシートへ交換ならびにモハ164形後位側に清涼飲料水自動販売機とミニロビー設置を行い外観では塗装変更が行われた。
1987年度に改造された3両編成x3本は、特別保全工事施工車で塗装パターンは同一ながら編成によって異なり、1987年7月3日落成のM1編成は緑系、同年8月12日落成のM2編成は茶系、翌1988年3月25日落成のM3編成は赤系の塗装を採用。
1988年度改造車からは車体更新工事も同時施工され、第一編成では白地にワインレッドと緑の帯が入る塗装となった。第二編成以降では塗装を白地に窓周りグレー、黄緑とレモンイエローの帯が入った配色となり、第一編成も1991年度に2本目と同じ塗装に変更された。
内装は1987年度改造車と同等としたほか、荷棚への読書灯設置や横引きカーテンへの変更も行われた。また首都圏乗入対策からATS-Pも搭載され最終的には3両編成x6本が落成しM1 - M6の編成番号を付与。この結果1987年度改造車は置換えられ、編成番号をA1 - A3に変更した上で急行「赤倉」に転用された。
上沼垂運転区ムーンライト充当車塗装バリエーション
1988年から1993年にかけての夏期を中心に新宿発着で小淵沢から小海線へ直通する臨時快速「葉ッピーきよさと」が運転された。非電化区間の小海線内はDD16によるプッシュプル運転で、サービスならびに冷房装置用電源車としてスハフ12形が連結された。このため同列車へ充当される車両は対応改造が必要であり、工事は北長野運転所N31編成と田町電車区167系H15編成のみに施工され、運転時にはいずれかの編成の先頭車前面連結器を密着自動式に交換しブレーキ管（BP管）ならびに元空気溜管（MRP管）を装備した上で限定充当された。
国鉄時代末期に財政難から製造後15年 - 16年経過した車両を対象に全般検査2回分の延命を図る#特別保全工事が施工されていたが、分割民営化後の1988年度よりJR東日本では特急形以外の電車に対して耐用年数を20年ほど延長する本工事が施工された。
工事内容は特別保全工事に準ずるが、雨樋交換・車体外板一部取替・客室内アコモ改善などが加えられたほか、施工工場や所属区所によって改造内容に差異が存在する。
格下げで普通列車用となった松本運転所配置169系3両編成のうちA8・A9編成へ1989年と1990年に車体更新と併せてラッシュ時混雑緩和を目的に出入口近くをロングシート化およびデッキ撤去を施工した工事であり、本改造により定員はクモハ169形・クハ169形が104名、モハ168形が112名となった。
両編成とも引き続き松本運転所配置とされたが、1998年12月の定期運用終了後はA8編成が長野総合車両所へ、A9編成は三鷹電車区へ転出。2003年までに廃車となった。
分割民営化後の1991年 - 1992年に松本運転所所属の波動運用対応A10 - A14編成に施工されたグレードアップ改造である。
内容は、車体更新工事と同時に長野総合車両所に配置されていた189系電車に施工された「あさま」用グレードアップ改造で発生したR51系簡易リクライニングシートへの交換ならびに塗装を新急行改造車と同様のクリーム10号地に緑14号ストライプで長野（Nagano）の頭文字Nを図案化したタイプへ変更した。
ただし塗装は後に新長野色へ再変更。臨時「アルプス」などの急行列車にも充当されたが、1998年までに全編成長野総合車両所へ転出。さらに3編成は三鷹電車区へ再転出したが、2003年までに廃車となった。
JR東日本では1988年の東中野駅列車追突事故を契機にATS-Pの設置が急速に進められ、本系列にも搭載工事が施工された。クハ165・167・169形では関連機器を床下搭載するが、クモハ165・169形はスペースの都合から車内の助士席後方に搭載した。
JR西日本では大阪環状線がATS-P化されたことにより、1991年度に同線への乗入運用が存在する日根野電車区所属車の一部へATS-P搭載工事を施工。クモハ165形では関連機器を客室内座席撤去により搭載したことから、運転台方客用扉（2位側）の戸袋窓を閉鎖した。
113系のうち東海道本線東京口・横須賀線・京阪神地区ではグリーン車が組み込まれていたが、新造車のみならず特急・急行型車両からの改造編入工事も多数行われた結果、本系列からは以下の事例がある。
サロ112形への改造
113系の東海道本線東京口運用増加に対応させる目的から、大垣電車区に配置されていた冷房改造施工車サロ152-1・13・25と共にサロ163-7へ1969年8月にジャンパ連結器交換と自車冷房用MG撤去などを浜松工場で改造施工し静岡運転所に転出。車体が同形態のサロ152形からの改造車と同じくサロ112形とされたが、種車の違いから50番台に区分されたサロ112-51へ改番された。
1971年3月に高槻電車区（→吹田工場高槻派出所→現・網干総合車両所高槻派出所）へ転出し、京阪神地区で運用されたが、老朽化により1978年2月28日付で廃車となった。
サロ110形への改造
上越新幹線が開業した1982年11月15日ダイヤ改正以降は在来線特急・急行列車は廃止もしくは短編成化によりグリーン車では大量に余剰車が発生。一方で113系ではサロ110形の老朽化が問題になっていたことから、余剰車の有効活用の観点からサロ110形への編入改造が大船工場で以下の2両へ施工された。
サハ165-7→サロ110-501
1983年3月25日付で改造施工。詳細は国鉄113系電車#サロ110-501を参照のこと。
サロ165-130→サロ110-401
1985年4月12日付で改造施工。形態的にはサロ112形と同様であるが、すでに廃形式であったためサロ110形に編入された。詳細は国鉄113系電車#サロ110-401を参照のこと。
上述したサロ110形への編入改造と同様の理由で455・457・475系では普通列車への転用・短編成化では制御車の不足が問題となり、1983年 - 1985年に本系列からクハ455形へ40両を土崎・盛岡・郡山・大宮・名古屋・広島・幡生・小倉・鹿児島の各工場で改造施工し対応した。種車の差異により以下の番台区分が存在した。
クハ455形300番台（301 - 324 24両）
クハ455形400番台（401 - 405 5両）
クハ455形500番台（501 - 505 5両）
クハ455形600番台（606 - 611 6両）
JR東日本では日光線・両毛線などの北関東地区ローカル輸送用本系列置換えを目的に通勤・通学と日中の輸送量に適した車両導入が計画された。これにより1988年から1990年にかけて落成したのが107系電車であり、郡山・長野・大宮・大井・大船の各工場で製造された。
両開き3扉ロングシート車のクモハ107形+クハ106形2両編成で、MT54形主電動機ならびに抑速ブレーキを搭載する。日光線用が0番台、両毛線・高崎地区用が100番台に区分された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
定期運用は路線毎で、波動運用は修学旅行列車ならびに所属車両基地別で解説を行う。本系列が配置された車両基地と運用に充当された路線の関連を以下の表に示すが、車両基地・管轄管理局は運用開始時点による名称で記載する。
1987年の国鉄分割民営化では、JR東日本に165系263両・167系35両・169系78両の計376両、JR東海に165系169両、JR西日本に165系41両・167系16両の計57両、総計592両が継承された。
信越本線新潟電化に伴う1962年6月10日ダイヤ改正では、上越線特急「とき」が161系で運転を開始したほか、上野 - 新潟間急行列車は3往復に増発され下り「弥彦」と上り「佐渡」が80系により電車化されたが、シートピッチの狭い初期車が大部分で居住性に問題があり、7両編成で混雑も慢性化していたほか、残る2往復の客車急行も編成増強やスピードアップが望まれていた。また、この時点で2往復設定していた準急「ゆきぐに」のうち、1往復は下り「弥彦」と上り「佐渡」の両急行と同じく80系7両編成だったが、1往復は田町電車区の153系7両編成で運転されていたため、特に2等車は急行よりも153系の準急の方が居住性が高かったと言う「ねじれ現象」が生じていた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
これに対応する形で、1963年2月に165系1次車が新潟客貨車区（→新潟運転所→上沼垂運転区→現・新潟車両センター）に新製配置されたが、80系早期置換えのため新前橋電車区（現・高崎車両センター）配置車により3月26日から下り「弥彦」と上り「佐渡」で暫定的に営業運転を開始した。当初は東北本線と同じ3月25日からの運行開始予定であったが、同日は上越線で架線切断事故が発生し運休となり、運行開始は翌26日からとなった。
同年4月より順次新潟所属車に運用変更が行われ、同月23日からは153系で運転されていた上野 - 長岡間準急「ゆきぐに」を165系に置換えた。
1963年6月1日ダイヤ改正で新製配置された72両により、上野 - 新潟間急行列車は下り「弥彦」上り「佐渡」に加え昼行が客車運行2往復と「ゆきぐに」を新潟延長と急行格上げを実施し165系で4往復化。さらに夜行1往復が新設された。
なお本改正直後の同年7月20日付で配置車両基地の新潟客貨車区が、新潟車掌区および新潟機関区一部の機能統合による組織変更を行い名称も新潟運転所へ移行した。
1965年10月1日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
1968年10月ダイヤ改正では「佐渡」に不定期運行の季節列車を設定。夜行「越路」も「佐渡」に統合され、1969年には定期5往復・季節2往復に増発された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1970年10月1日ダイヤ改正では「佐渡」季節1往復が特急「とき」定期1往復に格上げ。キハ58系で運転されていた長野・妙高高原 - 新潟間急行「よねやま」2往復を電車化しモノクラス6両編成が充当された。
1972年3月15日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
「よねやま」の愛称は上野 - 長岡 - 柏崎間気動車急行に転用された。
1972年10月2日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
なお本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11両全車が転入し、中間封じ込みとなっていたクハ165形を置換えた。
1973年10月1日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
本改正では松本運転所との間でサハシ165-1 - 3とサハ164-1・2の車両交換を実施。下関運転所からクモハ165形+回送運転台付モハ164形500番台ユニット2組4両が転入したほか、1974年5月24日には新潟駅構内上越新幹線工事開始に伴い新潟運転所上沼垂支所が開設された。
1978年10月2日ダイヤ改正に先立ち、同年6月に「佐渡」「よねやま」編成からサハシ165・サハ164・165形を外し、1両減の12両編成化ならびに「とがくし」のサロ165形をサハ165形に置換え「佐渡」の6 - 12号車と共通運用が可能な7両編成とする編成変更を実施した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
上越新幹線大宮暫定開業に伴う1982年11月15日ダイヤ改正では特急「とき」が廃止。「佐渡」は夜行1往復廃止により昼行3往復となった。存続した「佐渡」「よねやま」はサロ・サハが減車され10両編成となった。「とがくし」もサハ165形を減車した6両編成となり、1984年までに5両は松本運転所へ転出。余剰となった6両のうち5両がクハ455形に、1両がサロ110形へ改造された。
本改正では急行列車が全廃となった幕張電車区ならびに新前橋電車区から転入が行われ、名古屋 - 新潟間気動車急行「赤倉」を165系化したほか、名古屋口間合い運用で高蔵寺着・多治見発普通列車1往復に当所の165系が充当された。このため中央西線通過対策としてモハ164形は800番台を除いた全車のパンタグラフをPS23A形に交換が行われた。
上越新幹線上野開業に伴う1985年3月14日ダイヤ改正では、「佐渡」「よねやま」「赤倉」が全廃となった。当区の充当急行列車は「赤倉」の代わりに設定された松本発着の「南越後」と長野・上田発着の「とがくし」のみとなった。
1986年11月1日ダイヤ改正では新潟運転所上沼垂支所が上沼垂運転区として独立。略号が新ニイから新カヌとなったほか、松本運転所から3両編成x1本が転入した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
また運用面では1985年に東北・上越新幹線上野延伸開業した以降の上野 - 新潟間夜行列車は臨時「天の川」「佐渡」のみとなっていたが、同年に開設された夜行高速バス東京 - 新潟線に対抗するため1986年に夜行快速「ムーンライト」が新宿 - 新潟間で運転開始された。「ムーンライト」は当初EF64形牽引により14系客車での運転であったが、分割民営化後の1987年9月3日からリクライニングシート交換などグレードアップ改造を施工したM1 - M3編成が充当され、土休日は間合い運用で新宿 - 黒磯間快速「フェアーウェイ」にも充当された。
1988年3月13日ダイヤ改正では「とがくし」「南越後」を松本・小諸・長野 - 新潟間「赤倉」へ統合。「ムーンライト」は新宿 - 新潟 - 村上間の定期列車となった。また1989年以降に車体更新工事施工ならびに首都圏乗入対策としてATS-Pを搭載した2代目M1 - M6編成に置換えられ、従来のムーンライト用M編成は「赤倉」に転用されA1 - A3編成となり、塗装を白地に窓周り緑・黄色細帯の配色に変更した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1991年3月16日ダイヤ改正では「赤倉」の補完列車として長野 - 新潟間を越後線経由で運転する快速「やひこ」が、臨時列車扱いで「ムーンライト」に長岡で分割・併合する新井発着編成が設定されたが、「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。「赤倉」はA3編成が1995年9月28日付で廃車となり、以後はA1・A2編成のみでは不足したことから、M編成もしくはK編成のいずれかが補填充当された。
湘南色で原型に近い仕様のK1 - K6編成は新潟地区ローカル運用を主体に「ムーンライトえちご」増結時や「赤倉」車両不足時に3両または6両編成もしくはM編成との併結6両編成で充当されたが、1995年に定期ローカル運用を終了。一部編成は波動輸送対応ならびに「赤倉」用とされた。
北陸新幹線長野暫定開業に伴う1997年10月1日ダイヤ改正では特急「みのり」格上げにより「赤倉」は廃止となり165系定期急行運用が消滅。この結果A1・A2編成ならびにK1・K3 - K6編成が1998年までに廃車となった。
2001年にアルファ編成が廃車となった以降も「ムーンライトえちご」は2003年3月まで165系で運用されたが、老朽化のため同年4月1日からは485系による運用へ置換えられた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
2003年4月の「ムーンライトえちご」運用485系置換え後、M4・M5編成は4月15日付で廃車されたが、M2・3編成は6月13日に大井工場（現・東京総合車両センター）で湘南色へ再塗装され、本系列ゆかりの上越線・中央東線で以下のさよなら運転に充当された。
両編成は8月23日には大井工場一般公開で展示された後、8月27日に長野総合車両所へ回送。9月2日付で廃車となった。
M1・6編成は上越線沿線を舞台とするNHK2003年度上半期連続テレビ小説『こころ』の放映にちなみ越後湯沢 - 長岡間臨時快速「こころ」へ4 - 9月の土曜・休日を中心に充当された。
｢こころ｣運転最終日となる9月28日には越後湯沢→新潟への返却回送を営業運転へ変更した団体急行「さよならこころ」に充当。これで本系列すべての営業運転が終了した。
その後両編成は10月に長野総合車両所へ回送、10月15日付で廃車となった。これによりJRグループから本系列の営業用車両が無くなったほか、配置終了後の2004年4月1日付で組織変更により上沼垂運転区は新潟車両センターに名称変更し、略号も新ニイに戻された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
本系列落成以前の東北本線黒磯以南および日光線直流急行型電車運用には田町電車区（→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）配置の157系が準急「日光」「中禅寺」「なすの」「湘南日光」で運用されていた。しかし157系は東海道本線東京 - 大阪間不定期特急「ひびき」にも充当されており、1963年4月20日から輸送力増強を目的に1往復を定期列車化したことから、当初は東京 - 日光間「日光」1往復が新前橋電車区所属モノクラス6両編成のみとなったほかは、クモハ165形+モハ164形+クハ165形3両編成x6本計18両を田町区へ新製配置し置換えを実施。同年3月25日から上野 - 黒磯間「なすの」ならびに伊東 - 東京 - 日光間「湘南日光」で、4月25日から新宿 - 日光間「中禅寺」で運用開始。10月1日ダイヤ改正で「湘南日光」運用を新前橋区から田町区へ完全移管したことに伴い3両編成x2本が転属。24両が配置された。
上述充当列車のうち「中禅寺」は1964年10月1日ダイヤ改正で下り東京発・上り上野着に変更し新宿発着を終了したほか、1966年10月1日付で全運用を新前橋区へ移管した。
新前橋電車区（現・高崎車両センター本所）では1963年3月から配置が開始され、信越本線が電化開業した10月1日ダイヤ改正で高崎周辺発着の準急列車ならびに信越本線直通急行列車で運用が開始された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
新前橋区には中央本線狭小トンネル区間に対応させた波動輸送用としてモハ165形+モハ164形800番台ユニットのトップナンバーを含む4両編成x5本も新製配置されたが、同グループは1964年春に臨時準急「かいじ」充当のため三鷹電車区（現・三鷹車両センター）へ転出。10月1日に田町区に転出し東北本線運用にも充当されたが、1975年に神領電車区へ転出した。
新前橋区配置車は信越本線での運用が含まれていたことから、横川 - 軽井沢間（碓氷峠）でEF63を連結して牽引・推進運転に対応した横軽対策を施工。座屈による浮き上がり脱線予防策から本来は軽井沢方に組成される車両重量の大きい電動車ユニットを麓側となる横川方に組成する必要が発生した。本措置は協調運転を行う169系を含む長野運転所配置車も同様とされ、他車両基地と編成が逆向きとなる特徴がある。
その後も運用増やサロ165形完全冷房化に対応し1964年 - 1967年には新造車が新製配置された。
1965年10月1日ダイヤ改正では列車愛称一本化が進められ、上野 - 水上間準急は「奥利根」に、上野 - 前橋間準急は「あかぎ」に統一された。また、上野 - 高崎・渋川間に準急「はるな」を新設。上野 - 石打間準急「苗場」は運転区間を新潟まで延長し急行「佐渡」に発展的解消となった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1967年6月10日に長野原線（現・吾妻線）渋川 - 長野原（現・長野原草津口）間電化完成し、同年7月1日にダイヤ改正が行われた。本改正では気動車急行の上野 - 長野原間「草津」「草津いでゆ」と上野 - 水上間「奥利根」併結列車が電車化された。引き続き「奥利根」+「草津」もしくは「奥利根」+「あかぎ」で基本7両+付属4両の11両編成で併結運転が継続された。
信越本線急行運用は1966年に新設された長野運転所（現・長野総合車両センター）と共管になったが、1967年10月1日ダイヤ改正で信越本線系統の165系はすべて長野運転所に移管された。
1968年4月27日の御殿場線電化に合わせて運転開始された東京 - 御殿場間急行「ごてんば」は、1973年まで新前橋区の3両編成x2本を田町電車区へ貸渡名義での運用となり、東京 - 国府津間で153系と併結運転を実施した。
1968年10月1日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
「日光」1往復は田町電車区所属157系が、「なすの」上り白河 - 上野間1本は仙台運転所所属455系が充当された。
両毛線は小山口からも高崎口からも方向転換せず入線可能であり、線内に「わたらせ」で入った編成と「あかぎ」で入った編成は逆向きとなるため折り返しの際には入線した経路で戻すことが鉄則とされた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1969年4月25日には「日光」1往復に充当されていた157系を新前橋電車区所属165系に運用移管を実施。伊東 - 東京 - 日光間急行「湘南日光」は1970年10月1日に廃止された。
1971年3月7日に長野原線が大前まで延長され、路線名も吾妻線に改称された。「草津」は4往復中3往復が万座・鹿沢口まで区間延長された。1972年3月15日ダイヤ改正では「草津」全列車が万座・鹿沢口発着となったほか、「草津」+「ゆけむり」の分割併合駅が渋川から新前橋に変更された。
最盛期には7両基本編成15本・3両付属編成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列車まで複雑かつ幅広い運用が行われた。しかし「軽井沢」専用サロ165形2両組込8両編成は1972年3月15日ダイヤ改正で終了したほか、1973年3月13日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。
1975年3月10日ダイヤ改正以降「あかぎ」下り1本を長野運転所所属169系へ運用移管し、上りは翌早朝の普通列車で上野口へ戻す運用が設定された。また北総3線電化による運用増に対応しクモハ165形+モハ164形+クハ165形3両編成x4本計12両が幕張電車区へ転出した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
東北・上越新幹線大宮暫定開業による1982年11月15日ダイヤ改正では、165系置換え用に185系200番台が特急「谷川」「白根」「あかぎ」に新製投入されるとともに急行運用を7両編成x21本に統一し「草津」「わたらせ」「草津」「ゆけむり」「軽井沢」「はるな」「日光」「なすの」のみに充当となった。
東北・上越新幹線上野開業に伴う1985年3月14日ダイヤ改正では、東北・高崎線定期急行列車全廃により同地区優等列車は185系による新特急に格上げされ急行運用が終了した。以後は日光・両毛・吾妻線などの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。
2回に渡る新幹線開業により新前橋区の169系900番台はクハ455形ならびにサハ165形100番台への改造で区分消滅。165系は大幅な運用減となり、老朽余剰廃車・他形式への改造・他車両基地への転出などにより配置車両は大幅に減少し、1989年を最後にローカル定期運用を終了し107系・115系などに置換えられた。以後は残留した3両編成x11本計33両に車両更新工事を施工し波動輸送運用のみを担当した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
信越本線における電車による優等列車充当は、1962年7月15日に高崎 - 横川間電化により80系電車6両編成で上野 - 横川間臨時準急「軽井沢」2往復を運転開始したことが起源である。1963年5月13日に粘着運転新線が単線で開通、同年6月21日に軽井沢 - 長野間が電化されたのを機に、同年7月15日より1往復が長野まで運転区間を延長した。
本系列の充当は、1963年10月1日の信越本線横川 - 軽井沢間粘着運転新線複線化完成に伴うダイヤ改正以降である。
碓氷峠区間はアプト式を廃止し粘着運転化されても最大66.7‰の急勾配が残されたためEF63を麓の横川方に2両連結し牽引・推進運転とされ、新前橋電車区所属サロ165形2両組込8両編成により1963年10月1日から以下の急行列車に充当され、キハ57系で運転されていた「信州」「丸池」「志賀」「とがくし」の愛称を統合・整理した上で置換えた。
このうち「信州」は昼行、「とがくし」は夜行。また「志賀」は湯田中発着列車のみとした上で上野 - 屋代は「信州」併結。「志賀」は屋代から長野電鉄に乗入を行い河東線・長野線経由で運転された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
また同改正では準急「軽井沢」2往復を定期列車に格上げし、1往復が165系での運転となった。このうち中軽井沢発着の1往復が、1965年10月1日ダイヤ改正で長野まで延長され、全車指定席急行「信越いでゆ」1往復に格上げされた。残存した準急1往復は1966年3月5日に国有鉄道運賃法改正で急行列車に格上げされた。
長野 - 直江津間電化完成による1966年10月1日ダイヤ改正では特急「あさま」が181系で運転開始されるとともに、上野 - 直江津間「妙高」2往復にも165系が充当された。「あさま」新設に伴い全席指定の「信越いでゆ」は「信州」に統合された。不定期客車急行「高原」も165系化された。
また本ダイヤ改正に合せて同年5月より長野運転所に165系新製車を配置。改正当日付で新前橋からの転入車も含めて一部を運用移管し、新前橋と長野による共管となったが、1967年10月1日付で長野運転所に完全移管され、新前橋区「軽井沢」専用編成と共通の8両編成x9本と予備車のクモハ165形・モハ164形・クハ165形・サロ165形各1両ずつ計76両が配置された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
信越急行では8両までの最大編成両数制限により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新前橋所属車3両を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できないため1967年12月にEF63との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番台を試作し新前橋電車区に配置。横川 - 軽井沢間での試運転で良好な結果を残したことから、1968年から長野運転所の信越急行運用は169系へ置換えられることが決定。長野配置の165系はサロ169形改造種車となったサロ165形を除き全車新前橋区に再転出した。
1968年より協調運転対応の169系量産車はクモハ169形+モハ168形ユニット25組50両とクハ169形24両を新製、改造車はサロ165形→サロ169形が19両、サハシ153形→サハシ169形が10両、計103両が長野運転所に配置された。
1968年10月1日ダイヤ改正より新前橋電車区165系を充当する「軽井沢」を除く信越本線電車急行は、ビュフェ車込み9両基本編成+3両付属編成の169系最大12両編成での運転となり、「高原」「志賀」の愛称を「信州」に、「丸池」「とがくし」を「妙高」に統合した上で以下の列車に充当された。
定期6往復中2往復は季節列車扱いで長野 - 田口（現・妙高高原）間延長運転を設定。
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夜行1往復は寝台車連結のため従来からの客車列車での運転を継続
1969年10月1日ダイヤ改正に合せてクモハ169形+モハ168形ユニット2組4両とクハ169形3両の新製冷房車を増備。9両基本編成+3両付属編成最大9本とサロ169形・サハシ153形の予備車各1両ずつで計110両配置となり、「信州」は湯田中発着編成を「志賀」に分離改称。さらに2往復の季節延長運転区間を定期化し「妙高」とした結果以下の列車に充当された。
なお夜行「妙高」1往復は引き続き客車での運転を継続。
1972年3月15日ダイヤ改正では新前橋電車区所属の165系を充当する「軽井沢」がサロ165形1両を減車した7両編成とし季節列車化。上野 - 金沢間客車急行「白山」を489系電車により特急に格上げ。さらに11月には車両落成を待って妙高高原発着季節「妙高」1往復を「白山」格上げに発展的解消となったことから、昼行「妙高」は定期4往復となった。
1973年10月1日ダイヤ改正では「信州」1往復が軽井沢 - 長野間普通列車化されたが、季節列車定期化ならびに1往復増発により6往復化。また長野 - 妙高高原間季節延長運転が1往復で再設定された。
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1975年3月10日ダイヤ改正では従来は尾久客車区東大宮派出所（現・大宮総合車両センター東大宮センター）で滞泊となる編成を下り最終「あかぎ」と翌早朝の上り普通列車への充当を開始。また同年7月1日より「あさま」運用を横軽協調運転に対応した189系直流特急形電車へ置換えを実施。さらに1976年11月30日には「信州」「妙高」のビュフェ営業を終了。サハシ169形は営業休止のまま編成に組成されたが、1978年8月から9月にかけて外され最大11両編成となり、松本運転所に転出した5も含め1979年にまで全車廃車廃形式となった。
1978年10月ダイヤ改正では「信州」1往復を特急「あさま」に格上げ。「信州」は1往復減の5往復となり、「志賀」1往復は季節列車化された。また本改正では余剰車が発生し8両が松本運転所へ転出し中央東線急行に転用された。
東北新幹線の本格稼働ならびに上越新幹線開業に伴う1982年11月15日ダイヤ改正ではサロ169形1両を減車し基本7両+付属3両の10両編成に短縮した上で以下の変更を実施
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この結果として余剰車が大量発生。減車となったサロ169形は1978年の松本転出車を含み12両が廃車。クモハ169形+モハ168形+クハ169形の3両編成x9本計27両が松本運転所へ転出した。1985年3月14日ダイヤ改正で「信州」が全廃。このためサロ169形は全車廃車となり、残存したクモハ169形+モハ168形+クハ169形の一部は松本運転所へ転出。この結果長野配置車は3両編成x7本計27両まで減少した。また客車で運転されていた夜行「妙高」1往復の充当車両老朽化により169系化されることになり、クモハ169形+モハ168形+クハ169形x3編成のモノクラス9両編成で置換えた。
1986年11月1日ダイヤ改正で「妙高」は「あさま」と共通運用になり189系9両編成による運転に移行。これにより信越急行での169系定期運用は終了した。
｢妙高｣189系置換えで信越急行への充当が終了した1986年11月1日改正では、それまで長野に配置されていたクモハ169形+モハ168形+クハ169形x3本と松本運転所所属のクモハ169形+モハ168形+クハ169形にサハ165-5・8 - 11を組込んだ「かもしか」充当用4両編成x5本の車両交換を実施し編成番号N31 - N35を付番。引き続き長野残留で編成番号N41 - N44を付番された3両編成x4本はローカル列車に充当された。
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1988年3月13日ダイヤ改正でN41 - N44編成が充当されていた長野地区ローカル運用が終了となり、この12両は松本運転所へ転出した。
「かもしか」は「みすず」に格下げ。4両編成x5本は引き続き「みすず」のほか間合いで信越本線ローカル列車や波動運用にも充当された。
なお以後の経緯は#辰野口（長野県内優等列車）を参照のこと。
中央東線での運用は、1964年4月28日から5月26日までの休日に新宿 - 甲府間で運転された臨時列車が最初である。下りは準急「かいじ」、上りは普通列車とし4両編成x2本のモノクラス8両編成を充当。本列車運転に際し新前橋電車区からモハ164形800番台を組成する波動輸送用4両編成x5本を三鷹電車区へ転属させたが、後述する「たてしな」運転開始に伴い10月1日付で田町電車区へ転出した。
1964年8月23日に甲府 - 上諏訪間電化が完成し、10月1日ダイヤ改正で運転を開始した新宿 - 上諏訪間急行「たてしな」が同線で初の定期運用となった。車両は三鷹電車区へ11両を新製配置し、7両編成で運転された。
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1965年4月1日に松本運転所（現・松本車両センター）が開設され、5月20日には上諏訪 - 松本間電化が完成した。7月1日ダイヤ改正で新宿 - 松本・飯田・信濃森上間で運転されていた気動車急行「アルプス」「上高地」「白馬」「赤石」7往復のうち3往復がキハ58系から置換えられ165系化。編成は既存の「たてしな」も含み基本8両+付属4両の12両編成とされ、松本運転所へ新製車76両と三鷹区から転入車11両の計85両が配置された。
さらに10月1日ダイヤ改正では以下の変更を実施。
さらに12月には上越線急行「佐渡」ではサハシ165形2両組込でいずれも営業を行うビュフェは供給過剰による低利用率が問題となり混雑緩和も要求された一方で中央東線急行ではサービス向上が要求された観点から基本編成5号車に封じ込み組成されていたクハ165形をサハシ165形と差し替える車両交換を実施し、ビッフェ営業を開始した。
ただしサハシ165形は新潟運転所から転入した5両のみでは編成数に対して不足するためサハシ153形2両がサハシ165形に改造編入された。また1966年6月にサロ165形新造冷房車の70・71が落成。同年7月に非冷房のサロ165-27・28が捻出され宮原電車区へ転出。1等車が完全冷房化された。
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1966年12月12日ダイヤ改正より181系で新宿 - 松本間特急「あずさ」2往復が運転開始され、急行列車は新宿 - 松本間に「かいじ」1往復が新設された。
1968年10月1日ダイヤ改正では松本発着ならびに大糸線直通列車が「アルプス」飯田線直通が「こまがね」甲府発着が「かいじ」に愛称を集約。「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、富士急行直通「かわぐち」6往復中5往復へ増発され、以下の増備が行われた。
1972年10月ダイヤ改正からは新宿 - 身延直通季節急行「みのぶ」が運転を開始し、新宿 - 甲府間は下りが「アルプス3号」、上りが「アルプス7号」と併結運転された。
1973年10月1日には岡谷発着の「たてしな」1往復が季節列車で設定され、「みのぶ」併結列車も「たてしな」に変更された。
1975年3月10日ダイヤ改正では、キハ58系+キハ65形500番台で残っていた「アルプス」2往復と「こまがね」「かわぐち」それぞれ1往復を電車化。小海線直通「八ヶ岳」1往復は廃止となり、中央東線定期急行は完全165系化された。
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このため下関運転所・大垣電車区・新潟運転所などから増発用車両が転入し、転入車のうちモハ164形0・500番台は狭小トンネル対策としてPS23A形パンタグラフへ交換と避雷器移設工事を施工。非冷房車は同時に冷房化改造工事も施工された。一方でサハ164形2両は新潟運転所とサハシ165形の車両交換により転出となったが、ビュフェ営業は1976年11月30日限りで休止となった。
1978年10月2日ダイヤ改正で岡谷発着の「たてしな」を「アルプス」に統合。「たてしな」は再び愛称消滅。信越急行の特急格上げに伴い余剰となった169系8両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した。
また基本編成1・2号車に組成されるクモハ165形+モハ164形ユニットは、冷房装置ならびにサービス用電源供給を5号車に組成されるサハシ165形・サハ164形搭載のMGから行うためビュッフェ・売店営業休止後も存置されていたが、1982年3月に185系200番台新製配置で新前橋区から余剰となったクハ165-13 - 16・18・31・35・40・43 - 45の11両が転入しサハシ165形9両とサハ164形2両との差し替えを実施。余剰2形式は篠ノ井線西条駅などに留置された車両もあったが、全車1983年3月までに廃車となった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1982年11月15日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。1983年7月15日には岡谷 - 塩尻間が塩嶺トンネルで短絡する新線が完成し。中央東線昼行優等列車は「あずさ」全列車と飯田線直通「こまがね」と併結する「アルプス」3往復を除き新線経由となった。1985年3月ダイヤ改正で「かいじ」「みのぶ」「かわぐち」は季節列車へ格下げ、夜行「アルプス」へのクモニ83形連結も中止された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1986年11月1日ダイヤ改正で、昼行「アルプス」は「あずさ」へ特急格上げし消滅。「こまがね」「かいじ」「みのぶ」「かわぐち」は全廃された。定期夜行「アルプス」は存続したが、「あずさ」と共通運用化で183系へ変更。松本所属車はサロ165形が全廃。クモハ165形+モハ164形+クハ165形3両編成では11本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）へ、6本18両がするがシャトル用119系の捻出目的で豊橋電車区へ、1本がパノラマエクスプレスアルプス改造種車として三鷹電車区へ、サハ165形は5両が「かもしか」転用で長野運転所へそれぞれ転出したほか、他系列への改造ならびに老朽廃車が実施され165系は配置がいったん終了。169系は3両編成x1本が波動輸送対応用として幕張電車区へ転出したほか、「かもしか」充当用改造を施工した3両編成x5本を長野運転所の一般車3両編成x3本と車両交換を実施。また分割民営化後直前の1987年2月2日付で余剰となったクハ169-2が廃車となった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
分割民営化後の1988年には北長野運転所から「かもしか」充当編成を除いた169系も転入したことから配置は3両編成x20本計60両となり、編成番号A1 -A20を付番。塗装を初代長野色へ、さらに1992年以降には2代目となる新長野色へ変更。中央本線甲府 - 中津川・大糸線・篠ノ井線などでローカル列車への充当を主体に広域運用された。
三鷹からの転入車が廃車となった1993年以降は、169系3両編成x14本となり編成番号もA1 -A14に整理された。
A編成は、A5・A8 - A12編成が分割民営化後に車体更新、その他の編成が国鉄時代に特別保全工事を施工。客室内もA1 - A7編成が従来からのクロスシート。A8・A9編成がセミクロスシート化を施工。波動輸送対応のA10 - A14編成がR51系簡易リクライニングシートへの換装と差異があるほか、首都圏乗入対策としてA2・A8・A9編成を除きATS-Pを搭載した。
1996年8月5日付でA2編成のクモハ169-7+モハ168-7+クハ169-4が廃車。1997年10月の北陸新幹線長野暫定開業によるダイヤ改正でA12 - A14編成が長野総合車両所（現・長野総合車両センター）へ転出。3両編成x10本計30両の配置となった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1998年12月ダイヤ改正で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両が廃車となり松本運転所の配置が終了した。
1973年3月28日に篠ノ井線が、5月27日には中央西線中津川 - 塩尻間がそれぞれ電化され、名古屋 - 長野間全線電化が完成した。この電化に伴うダイヤ改正が7月10日に実施され、従来は名古屋第一機関区（現・名古屋車両区）所属のキハ181系で3往復運転されていた特急「しなの」は2往復充当に減便されたが、新たに長野運転所に配置された381系で5往復設定され8往復に増発された。急行列車ではキハ91系・キハ58系で運転されていた名古屋 - 松本・長野間「きそ」3往復中2往復と季節夜行1往復、名古屋 - 信濃大町間季節列車「つがいけ」1往復は南小谷まで区間延長と定期列車化を実施し、165系化された。
中央西線運用充当車は神領電車区（現・神領車両区）に配置。基本編成8両+付属4両の12両編成が組成されたが、既に急行形電車の新製投入が終了しており、松本運転所・宮原電車区・岡山電車区からの転入車により対応したこと。また並行して冷房化改造が施工されており、編成組換を頻繁に実施せざるを得ない状況から、以下に示す数種類のバリエーションが存在した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1975年3月10日ダイヤ改正では主に山陽新幹線博多開業に伴う余剰車を中央東線・西線系統に転用し、「鷲羽」「比叡」運用が削減された宮原電車区、167系転入により波動運用対応編成が捻出された田町電車区、車両交換を伴い大垣電車区から計30両が神領区に転入。中央西線付属編成が「天竜」と共通運用となったほか、「きそ」下り1本は「天竜」用4両付属編成の送り込みを兼ねた中津川始発で帰区は普通列車で運用された。「きそ」1.5往復と「つがいけ」は付属編成を連結しない8両に編成替えが実施された。
1978年10月2日ダイヤ改正では「きそ」1往復を「しなの」に格上げ。転用でキハ58系で残存していた「きそ」1往復と大阪 - 長野・南小谷間夜行季節で設定されていた「ちくま・くろよん」を置換え、夜行を除く「きそ」「つがいけ」は電車化が完了。「ちくま・くろよん」は宮原電車区（→宮原総合運転所→現・網干総合車両所宮原支所）所属165・167系が充当された。これにより中央西線のキハ58系充当急行列車は名古屋 - 新潟間「赤倉」1往復のみとなった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1982年11月15日ダイヤ改正では「つがいけ」を「しなの」に格上げ。「きそ」昼行列車は名古屋発着を終了し、「天竜」と併結を行う中津川→長野の下り列車1本のみが残ったが、運用を松本運転所に移管。さらに中津川以南のローカル列車運用も大垣区へ移管したことから、神領配置車は一部老朽廃車となった以外は1983年までに全車転出となり一旦配置も終了した。また「赤倉」が新潟運転所所属10両編成により「佐渡」と共通運用となり、キハ58系充当中央西線急行列車が終了した。
1983年7月5日ダイヤ改正では昼行「きそ」は快速へ格下げとなった。「赤倉」も1985年3月ダイヤ改正で名古屋 - 松本間が廃止され「南越後」へ改称。中央西線定期急行は全廃となり、12系客車による夜行「きそ」のみが残存した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1989年3月11日ダイヤ改正では115系から車種変更を実施した中津川 - 松本間普通列車と共通運用で関西本線名古屋 - 亀山間に充当されていた大垣電車区3両編成x15本計45両を神領電車区へ移管し同所での配置が復活したが、同年中に4編成12両が廃車となった。1990年に関西本線運用を213系5000番台へ置換え。静岡運転所所属車と電動車ユニット組換を含む車両交換を実施し5編成が転入。一時的に3両編成x13本計39両配置となったものの1991年12月にクモハ165-7+モハ165-512+クハ165-15が廃車となり、T1 - T12の編成番号を付番した3両編成x12本計36両の配置となった。
定期運用は中央西線中津川 - 松本間普通列車が主で、出入区を兼ねた夜間の松本発名古屋行普通列車運用にも充当された。臨時列車では繁忙期の東海道本線で臨時大垣夜行ならびに中央西線・飯田線で春と秋の「さわやかウォーキング」に合わせて運転される臨時快速として最大9両編成で運用された。
1995年10月ダイヤ改正ではラッシュ時間帯に限り関西本線運用を103系電車とともに再開。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1996年3月に静岡運転所定期運用終了に伴い1990年の車両交換で転出したK4-1編成が再転入し編成番号T13を付番。代替として9月20日付でT9編成が廃車となった。この結果3両編成はT1 - T8・T10 - T13の12本となり、従来の運用に加え中央西線名古屋口通勤快速に充当された。
1999年7月16日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x7本が順次廃車された。残存したT1・T6・T8・T11・T13の5編成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。現状は#保存車を参照。
本項では運用形態が異なることから辰野口と豊橋口に分けて解説を行う。
飯田線のうち長野県内区間優等列車は、1961年に運転を開始した新宿 - 天竜峡間気動車準急「天竜」が最初である。同年には県都の長野市と飯田市方面を連絡する地域準急列車も「天竜」の愛称で設定され、長野 - 天竜峡間で運転を開始した。新宿直通列車は1968年に「こまがね」へ改称され、松本運転所165系付属4両編成での運転となった。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
県内連絡列車は引き続き「天竜」の愛称が継承され、キハ57系・キハ58系で運転されたが、1975年3月10日ダイヤ改正で山陽本線急行全廃余剰車や田町電車区波動輸送対応4両編成の神領電車区転入により「天竜」は電車化された。運用面では1往復のみ80系が充当された以外は「きそ」と共通運用を組む神領区付属4両編成が充当されたが、1982年11月15日ダイヤ改正で松本運転所に移管された。
1986年11月1日ダイヤ改正で新宿直通「こまがね」は全廃となったが、長野県内急行は残され「天竜」5往復から急行「かもしか」3往復と快速「みすず」2往復に再編し、運転区間を富士見・茅野・上諏訪・天竜峡・飯田 - 長野に整理。「かもしか」は座席を新幹線から転用された転換クロスシートもしくはリクライニングシートへ交換したグレードアップ化を施工した上で塗装をクリーム10号地に緑14号の新急行色に変更した長野運転所所属4両編成へ運用移管が行われたが、「みすず」は松本運転所所属169系一般車を充当した。
JR化後の1988年3月ダイヤ改正で「かもしか」はすべて快速「みすず」に格下げされ愛称は消滅した。グレードアップ車も「みすず」に引き続き充当されたが、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。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
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形を抜いたクモハ169形+モハ168形+クハ169形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以下の5編成配置となった。
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1000番台の代走に充当された。しかし1998年12月ダイヤ改正で代走運用も含め長野所属車の定期運用が終了し、以下の変更を実施。
松本A8→長野N31（車体更新セミクロスシート化改造車）
松本A10→長野N32（車体更新R51系簡易リクライニングシート装着改座車）
松本A11→長野N33（車体更新R51系簡易リクライニングシート装着改座車）
松本A7→長野N35（特別保全工事ボックスシート車）
以後は波動運用対応専従とされたが、2001年に特急「あずさ」「かいじ」へのE257系投入で183系・189系が波動用に転用されたことから、12月までに廃車となった。
1972年3月15日ダイヤ改正で捻出車の大垣電車区転入により飯田線急行「伊那」4往復を80系から置換えた。
運転区間は豊橋 - 飯田・辰野・上諏訪としたが、出入区を兼ねて東海道本線内は快速もしくは普通列車で運転となる大垣・美濃赤坂直通も設定された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
多客期を中心に一部列車は増結を実施し飯田以南は7両編成での運転を実施したほか、編成は2種類の普通車4両編成を基本とし、1982年4月時点では以下の6本を組成し充当された。
中央自動車道全通で1975年に中央道高速バス名古屋 - 飯田線が運行開始されると利用者が徐々に減少。この結果「伊那」は1983年7月5日に4往復すべてが廃止となった。
また、これとは別に豊橋口ローカルで運用されていた80系老朽化による置換えを目的として1982年ならびに1986年に松本運転所・新前橋電車区・幕張電車区・神領電車区などから豊橋機関区に3両編成x16本計48両が転入した。民営化後の1988年3月13日ダイヤ改正で車両配置基地集約化により運用・所属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。しかし初期車が多く165系も老朽化進行で徐々に119系などへ置換えられ1991年までに神領区へ転出もしくは廃車となった。
1992年末に神領電車区所属車により豊橋・名古屋 - 飯田間臨時急行「伊那路」が運転開始。運用開始時は主にT1編成が充当されたが、後に前灯が原型白熱灯のクモハ165-108を組成するT8編成に変更され末期まで限定充当された。1996年に373系定期特急「ワイドビュー伊那路」に格上げされた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
山陽新幹線岡山暫定開業による1972年3月15日ダイヤ改正では、山陽本線急行改廃が行われた結果捻出された下関運転所所属車を大垣電車区へ転入させ、身延線ではそれまで80系で運転されていた急行「富士川」を165系で置換えた。当初は定期4往復・臨時1往復で充当されたが、10月から定期5往復となった。
「富士川」では5両編成が組成されたが、両端がクハ165形もしくは164形、電動車ユニット1組2両とされたが、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番台に、サハ153形はMG・CP付の200番に限定した上で1982年4月時点では以下の4編成を組成して充当された。
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14日ダイヤ改正で4両に減車された。
1986年11月1日に実施された国鉄最後のダイヤ改正では「みのぶ」が廃止。「富士川」5往復運用を大垣電車区から80系電車以来の静岡運転所に移管。4両編成x7本のF編成を組成し間合いで静岡地区や甲府 - 鰍沢口間普通列車や「花の木金号」や静岡発着身延線直通臨時快速にも充当された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
静岡運転所では1991年に配置車全体で編成数ならびに予備車の見直しを実施した結果、F編成は7本から5本に削減。余剰車はK編成と組成もしくは廃車となった。一方でK編成との共通予備車としてモハ165-1+モハ164-801は残存したが、汚物処理装置を搭載しない同ユニットは1994年12月に間合い運用縮小見直しにより廃車となった。
1995年10月1日ダイヤ改正では「富士川」が373系特急「ワイドビューふじかわ」に格上げされF編成を置換えた。「富士川」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。また373系運用開始前に編成番号をF1 - F5からF11 - F15へ変更。運用終了後にF編成は5本中4本が廃車もしくはK編成を含めた車両交換を実施したほか、残存したF13編成は373系増備に伴い編成番号をF23に再変更。「花の木金号」「ホームライナー」371系検査入場時代走と朝の菊川 - 興津間普通列車にのみ充当された。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
1996年8月1日 - 8月3日には山梨県で開催された高校総体に対応した輸送力増強増発で鰍沢口折り返し定期列車に、翌4日には主に富士折返し運用に充当され東海道本線にも入線した。なお本運用時にはMM'ユニットが不調であったため神領区T9編成のクモハ165-36+モハ164-839に差し換えて対応した。この後9月14日付でF23編成は廃車された。
1998年4月4日・4月5日に身延線全線開通70周年記念として「なつかしの急行富士川」が静岡 - 甲府間で運転されたが、静岡運転所所属F編成は全廃済みのため3両編成を組成する神領電車区T10編成が充当された。
1969年7月11日の房総西線（現在：内房線）木更津 - 千倉電化に伴い新宿・両国 - 館山・千倉間気動車急行「うち房」定期9往復・季節2往復を電車化。このためは津田沼電車区（→習志野電車区→現・習志野運輸区）に165系新製冷房車44両を配置。グリーン車組込基本7両+付属3両の10両編成x4本と予備車がクモハ165形+モハ164形+クハ165形3両編成x1本+サロ165形1両とされた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
房総地区は季節による乗客数が大きく異なり閑散期は基本編成7両のみで運転となる一方で、海水浴シーズンは夏ダイヤを設定するほど利用が顕著となることから、管轄する千葉鉄道管理局では気動車時代から同期間中のみ他区所から車両の借受や貸出的転出入が行われることが多く、一部列車へ津田沼所属113系のほか他車両基地から113系・115系の借入による充当が実施されたほか、本系列でも1970年7月1日 - 9月2日に下関運転所からクモハ165-139+モハ164-862+サハ165-11+クハ165-204を転入させ充当した実績がある。
1971年7月1日には房総西線千倉 - 安房鴨川間電化完成により夏ダイヤでは「うち房」も運転本数を定期下り5本・上り7本 季節2往復とし、従来の館山・千倉発着から一部列車が安房鴨川まで運転区間を延長した。
1972年7月15日ダイヤ改正では房総東線蘇我 - 安房鴨川間電化完成により、同日に房総東線は外房線に、房総西線は内房線に改称。総武本線は東京 - 錦糸町間地下線開業ならびに錦糸町 - 津田沼間快速線新設による複々線化が完成し、183系による内房線特急「さざなみ」、外房線特急「わかしお」を新設。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
房総急行は従来の「うち房」「そと房」を廃止し、新宿・両国→勝浦→館山→両国・新宿で房総半島を外回りする循環急行「みさき」、新宿・両国→館山→勝浦→両国・新宿と内周りする「なぎさ」それぞれ2本ずつ計4本が設定された。両列車は勝浦 - 館山間を普通列車区間としたほか、内房線・外房線で1周して蘇我に戻った時点で編成が逆向きになるため午前1周・午後1周で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た。
なお、同年11月には新前橋区から車両供給調整によりサロ165-14が転入し配置車両は45両となった。
1974年10月26日に総武本線佐倉 - 銚子間・成田線成田 - 松岸間・鹿島線香取 - 鹿島神宮間の電化が完成し、ローカル列車のダイヤ改正が実施された。優等列車は翌1975年3月10日ダイヤ改正が実施され、特急列車は183系を増備し、特急「しおさい」「あやめ」を新設。急行列車は以下の変更を実施した。
「犬吠」：新宿・両国 - 銚子（総武本線経由）2往復
「水郷」：両国 - 銚子駅|銚子（成田線経由）2往復
「鹿島」：両国 - 鹿島神宮（成田線・鹿島線経由）定期1往復・季節1往復
「内房」：新宿・両国 - 館山 3往復
「外房」：新宿・両国 - 安房鴨川 3往復
運用増に対応するため以下の転入が行われた。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
これにより7両基本編成は165系5本・153系5本、3両付属編成は165系7本を組成。予備車の153系MM'ユニット1組2両を含み幕張配置車は93両となった。このうち165系付属編成2本が1978年までに転出した結果以下の編成組成となった。
1981年には185系に置換えとなった田町電車区から153系がモハ153・152-106・109・121・128 クハ153-531・534・536・547・550、165系が「ごてんば」充当用3両B編成x2本とサロ165-10・11・59・114が転入。引換にモハ153・152-4 - 9・14 クハ153-4・34・53・55 - 57ならびにサロ165-9・12・14・56が廃車となった。
1982年11月15日ダイヤ改正で総武・房総急行は全廃となり、同区間を運転する特急列車に格上げされた。
ダイヤ改正後の幕張所属車は153系が全車廃車。165系は首都圏波動運用対応3両編成x4本計12両を残し新潟・新前橋・豊橋などに転出した。
国鉄165系電車 線区・用途別の運用
田町電車区の運用は、1963年3月25日から伊東 -  日光間で運転された不定期準急「湘南日光」に新前橋電車区所属車を充当したのが最初である。1963年10月1日ダイヤ改正で「湘南日光」も含めた東北本線黒磯以南ならびに日光線準急運用は田町電車区へ完全移管され3両編成x8本計24両が配置されたが、1966年10月1日付で車両・運用とも新前橋電車区へ再移管された。「湘南日光」は1970年10月1日ダイヤ改正で廃止された。
田町区にはこのほか1964年10月1日付で新前橋電車区→三鷹電車区に配置された波動輸送対応用4両編成x5本が転入した。また1966年から153系編成に組み込まれていたサロ153形・152形置換え用としてサロ165形非冷房車が新潟運転所・長野運転所・新前橋電車区・宮原電車区からの転入により配置された。
1966 - 1967年田町電車区転入サロ165形
新潟運転所からの転入車：1 - 4・9 - 13・18 - 20
長野運転所からの転入車：5 - 7
新前橋電車区からの転入車：8・14 - 17・21
宮原電車区からの転入車：27・28