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国鉄205系電車 改造車
改造内容は、ドアスイッチを伴う半自動ドア機構を備え、クハ205形には車内トイレ（車椅子対応大形洋式）が設置されている。保安装置はATS-PsとATACSになっているほか、停車駅通過防止装置を搭載する(現在は使用停止中)。
3100番台のモハ205形のうち、3112・3114・3116・3118・3119号車は架線の霜取り運転時用のシングルアーム式パンタグラフ（PS33C形）が増設されている。当初の集電用パンタグラフは菱形 (PS21) であったため、2種類のパンタグラフを搭載していたが、後に全車両が集電用もシングルアーム式（PS33C形）に交換されている。
仙石線では2011年9月に一部区間で保安装置をATACSに更新した。これに先立ち各編成において ATACS 対応運転台への交換が行われたほか、クハ204形にATACS車上装置と専用アンテナの設置も実施されていた。なお、モハ204形は全車がMG撤去車からの改造のため、補助電源装置として同線の103系からの廃車発生品を流用したSIV（SC63A形・160 kVA）を搭載しており、5000番台とは外観が異なる。詳細は「仙台車両センター宮城野派出所#配置車両」を参照。
国鉄205系電車 改造車
3100番台のうち、編成番号 M2 - M5編成とM8編成のクハ205-3102 - 3105・3108号車にはクロスシート/ロングシートに転換可能な「2WAYシート」を装備している。これはドア間の7人掛け座席を撤去し、2人掛けの2WAYシートを3基ずつ配置したものであるが、仙石東北ラインの開業により仙石線の快速列車が廃止となったため、2015年以降はロングシートに固定されている。なお、連結面寄りは車椅子スペースとトイレを設置したため座席はない。この関係で座席下のドアエンジンが使用できなくなることから、ドア上部収納の直動式ドアエンジンに改造している。
車体ラインカラーはオールロングシート車では青色系の2色であるが、2WAYシート車組み込み編成は各車両ごとにラインカラーが異なるほか、側面に沿線の観光地をイメージしたロゴマークが貼り付けされている（以下にイメージ観光地とラインカラーを記載）。
国鉄205系電車 改造車
このほか、クハ205形にはドア横に2か所2WAYシートロゴマークが貼り付けされていたが現在ははがされている。このうち、M8編成は石ノ森章太郎の描くマンガ作品でラッピングされた「マンガッタンライナー」として2025年3月中旬まで運転されていた。その後、M2編成にもラッピングを実施して「マンガッタンライナーII」として運転されている（2025年12月17日運行終了予定）。M13編成は東日本大震災以降、NHKによる復興応援キャンペーン「大好き♡東北」の一環として東松島市立野蒜小学校の6年生と荒井良二による、将来の「夢」やふるさとの自然が描かれたポスターを貼った「ゆめのまち列車」として、2015年7月11日から2017年3月末まで運転していた。
以下の2形式が改造された。
2002年から2005年、2008年に武蔵野線に投入された。同線の既存車両は、直通運転を行う京葉線地下トンネルの急勾配区間に対応するために8両中電動車が6両という編成を組んでおり、主に山手線からの205系を同線を含む多数の地域に転属させるにあたり、電動車不足が見込まれたことが登場の背景である。主回路の変更と主電動機の換装で電動車4両でも同等以上の性能を確保した。そのため、電動車のみが5000番台に改番されている。
国鉄205系電車 改造車
モハ205形の主電動機への入力電力を制御するVVVFインバータ装置はIGBT素子を用いた東洋電機製造製（SC71形）で、またそのインバータによる主電動機の可変速制御手法に速度センサレスベクトル制御を用いた。この改造に伴いM1・2編成（ともに元中央・総武緩行線用）から取り外した界磁添加励磁制御装置と主電動機は253系の増備編成（200番台）2編成に転用されている。主電動機は新設計のMT74形 120 kW 出力誘導電動機が使用されている。
また、モハ204形の床下機器は種車をそのまま流用しているが、MG撤去車および非搭載車からの改造車には補助電源装置としてSIVが新たに搭載されている。そのため、MG搭載車とSIV搭載車の2種類が存在する。ただし、このグループのSIVは編成両数の関係から容量の大きい 210 kVA 出力のSS66B形が使用されている。なお、モハ204-393改造のモハ204-5069と、2008年に改造されたモハ204-5072は SIV ではなく MG を搭載している。
上記両形式に使用される台車の構造は変更していないが、TD継手使用の主電動機（前述）専用となり在来台車と区別するため、DT50系からDT70系へ形式変更された。このほか、編成を組むクハ・サハを含め、既存の205系に合わせて耐雪ブレーキ装置の取り付けも実施されている。
国鉄205系電車 改造車
4M4T の8両編成で組成され、原則として改造順に番号が振り直されたため、若番ほど古いとは限らない。改造種車の大半が元山手線所属の車両であるが、初期に改造された2編成は元中央・総武緩行線の車両を種車にしている。2006年には電動車を確保するために当初から武蔵野線に新規投入された車両も追加で改造（M35編成）された。この過程で電動車ユニットの組み替えが発生し、モハ205形とモハ204形が別番号の車両を種車とするユニットが登場した。5000番台に限らず、205系で異なる番号の電動車同士がユニットを組むケースは初めてとなった。
上記の八高・川越線用3000番台同様にE231系0番台と209系500番台への置き換えが決まり、本番台および武蔵野線用0番台は、横浜線と南武線用と同様に2018年3月から2020年にかけてインドネシアの鉄道会社「PT Kereta Commuter Indonesia」へ譲渡することが発表され、全車譲渡された。それに伴い、5000番台は国内において廃区分番台となった。
国鉄205系電車 改造車
日光線で運用されていた小山車両センター所属の107系0番台ならびに宇都宮線小金井駅 - 黒磯駅間で運用されている高崎車両センター所属211系置き換え用として、E233系5000番台投入によって余剰となった京葉車両センター所属車とE233系7000番台投入によって余剰となった川越車両センター所属車に改造工事を施工して落成した番台区分である。
MT比2M2Tの4両編成12本計48両が小山車両センターに配置される計画で、このうち4本16両が日光線向け、8本32両が宇都宮線向けとされ、宇都宮線向けは日光線でも運用される。このうち、Y1 - Y10編成は元京葉車両センター所属車、Y11・Y12編成は元川越車両センター所属車両のため前面が異なる。
日光線向け車両のラインカラー帯は同線で運用されていた107系レトロ調塗色車と同様のクラシックルビーブラウン・ゴールド・クリームの3色を配するほか、車体側面には107系と同じ沿線名所をモチーフにしたエンブレムステッカーを貼り付けている。一方、宇都宮線向け車両のラインカラー帯はE231系近郊タイプと同様の湘南色を配する。
前面・側面の方向幕は、元京葉車が日光線関係のコマが茶色地に107系と同様のレトロ調フォント、宇都宮線関係のコマが緑地に通常フォントとされたが、元川越車はLEDをそのまま使用している。
先頭車は前面運行番号表示器をLED化し、4両編成2本での併結運用を考慮して電気連結器を追設している。保安装置はATS-PとATS-SNを搭載する。また、クハ205形は、後位4位側に車椅子対応の大形洋式トイレを新設し、向かいの3位側に車椅子スペースを設置した。
車内は大きな変更はないが、座席モケットと側窓カーテンの交換が実施されている。また、寒冷地での運用を考慮して客用ドアレール下部へレールヒーターを設置、客室暖房器の容量を1基あたり750 Wから1,000 Wのものへ交換・増強した。客用ドアの半自動対応として、車内外ドア横への開閉スイッチ新設ならびに室外側にドアチャイムを新設している。
走行機器類に大きな変更はないが、空気圧縮機には耐寒対策を実施、付帯する除湿装置にはヒータの追加がされたほか、蓄電池の取り替えなどが実施されている。モハ205形のパンタグラフはシングルアーム式（PS33F形）に交換し、併せて霜取り用第2パンタグラフを増設した。600番台の起動加速度は1.7 km/h/s、減速度は3.6 km/h/sとされている。
ブレーキ装置は、日光線内の25‰勾配区間を走行することから抑速ブレーキと耐雪ブレーキの追加、主抵抗器の容量増大が実施された。同様の勾配対策として、電動車には車輪の空転防止用噴射式増粘着装置「セラジェット」（酸化アルミニウムの粉末を噴射）を搭載する。
日光線では、2013年3月16日のダイヤ改正から、宇都宮線（宇都宮駅 - 黒磯駅間）では、同年8月24日から営業運転を開始した。いずれも当初より小山車両センターへの入出庫を兼ねて、小金井駅 - 宇都宮駅間においても営業運行されている。
日光線用のうちY3編成（元ケヨ4編成）は、2018年4月1日 - 6月30日まで開催された「本物の出会い 栃木」デスティネーションキャンペーンに合わせ、ジョイフルトレイン「いろは」に再改造された。同年4月1日より運行を開始している。
2022年3月12日のダイヤ改正に伴い、宇都宮線宇都宮 - 黒磯間と日光線は全列車E131系に置き換えられ、「いろは」車両を含む全車が運用を終了した。
「いろは」を含む全車両が長野総合車両センターへ回送され、2022年4月から8月にかけて7編成28両が、2022年11月に4編成16両が、それぞれ廃車された。最後まで残ったY3「いろは」編成4両が2023年4月4日に廃車され、600番台は廃区分番台となった。廃車後は「いろは」を含むすべての車両が解体されたため現存しない。
編成表（日光色・いろは）
編成表（湘南色）
国鉄205系電車 改造
JR東日本では、2007年度から2010年度に首都圏各線での列車無線のデジタル化を実施した。これは従来の列車無線装置が更新時期を迎えていることに加え、運行障害による無線の使用頻度が高く増強が必要なこと、列車支援運行業務の充実を図ることを目的として実施されているものである。本系列においても搭載工事が実施されており、施工済み車には運転室に簡易モニタ画面とICカードのリーダ・ライタ、運転台後部の窓の上に無線親機と電源装置、そのそばの荷棚に簡易モニター装置のコンピュータの設置などが見られる。
JR西日本在籍の車両は落成から20年以上が経過しているため、2011年度より順次、体質改善工事が施工されており、1000番台HH404編成を以って全車両への施行が完了した。なお、0番台に組み込まれているサハ205形は直後に予定されていた阪和線再転属の際に余剰車となる見通しであったことから、後述のとおり工事を省略している。
外観については、前面排障器（スカート）の取り換え、前面および側面行先表示器を字幕式からLED式に交換（一部のサハ205形を除く）、合わせて運行番号表示器が撤去されている。車外客用ドア下部のクツズリ部には黄色着色を実施、屋根上では通風器（ベンチレーター）が撤去されている（サハ205形を除く）。また、車外スピーカーが新設されている（1000番台は新製時より設置済み）。
国鉄205系電車 改造
車内は化粧板および床敷物の取り替えによる内装更新（サハ205形を除く）および同時にバリアフリー化が実施されている。座席横の袖仕切り板は上部に仕切り板を新設（一部のサハ205形を除く）、座席端やドア横などの手すりは黄色着色による視認性向上が図られている。客用ドア下部では滑り止め加工の変更および客用ドアの戸袋側への黄色マーキングによる安全性向上を実施した。
客用ドア上部には千鳥配置でLED式車内案内表示器を新設、合わせてドアチャイムを追加、客用ドアガラスをUVカットの複層ガラス化。  つり革は大型化と黄色化、また増設が実施されている。このほか、各先頭車に車椅子スペースを新設、連結面貫通扉の取り換え（サハ205形を除く）、側窓カーテンの交換などが実施されている。
乗務員室内は特に大きな変更はないが、案内放送用マイクを各側面別2個に増設、車内案内表示器の設定器の新設が行われている。
国鉄205系電車 運用
路線名の横の四角は帯の色である。路線名の横のx両編成および記号は投入当時の両数と編成を示す。
山手線では、0番台の10両編成 (Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc') が山手電車区（後の東京総合車両センター）に配置された。色は■。
中央線快速、中央・総武緩行線に続く首都圏で3番目の省エネ車投入区となった。当初は201系の投入を予定していたが、当時の国鉄の財政事情より、安価な本系列の開発・投入をする方針に変更され、10両編成34本（340両）が投入された。
本系列の第1編成となるクハ205-1以下の10両編成は1985年（昭和60年）1月31日に東急車輛製造で落成・出場、同日に入籍した。出場後は横須賀線で公式試運転を実施し、夜間に品川電車区（当時）へと回送した。同年3月3日には「山手線開業100周年記念号」としてクハ205-2以下の10両編成が臨時列車において営業運転を実施した。同年3月25日から、クハ205-4以下の10両編成がシナ16編成として初めて一般営業運転を開始した。
なお、量産先行車落成時点では以下のような編成札が掲出された。
国鉄205系電車 運用
その後、0番台量産車となるシナ5編成（クハ205-5以下）は1985年（昭和60年）7月15日から営業運転を開始している。落成当初所属していた品川電車区（南シナ）は1985年（昭和60年）11月1日付けで山手電車区（南ヤテ）に改称した。
山手線ではJR東日本化後も引き続いて200両（10両編成20本）が投入された。ただし、上述の通り欠番が生じている。欠番発生により、山手線では先頭車の車両番号を編成番号にしているため、国鉄時代製造分の編成番号はヤテ1 - 34編成、JR東日本投入分はヤテ41- 60編成となっている（クハ205-60・クハ204-60まで・なお、ヤテ35 - 40編成の編成番号は欠番）。
山手線は最大で10両編成54本が配属されていた。その後は1990年5月22日に特発時の予備車を削減することで、1本（ヤテ41編成）を捻出して埼京線へと転属し、ハエ7編成（2代目）となった（1996年にハエ29編成へと改番）。
国鉄205系電車 運用
1991年12月から外回り品川方向10号車に6ドア車のサハ204形 (T') を組み込んで11両編成化（Tc-T'-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc'）された。ただし、1990年の登場から本投入までは一部の10両編成にサハ205形の代用として組み込まれたほか、改造工事による編成の不足を補うために浦和電車区から205系1本を借用し、帯色を変更してヤテ35編成として使用していた。11両編成化後しばらくは先頭車の前面に「11CARS」のステッカーを貼付していたが、1996年までに撤去された。
1996年2月には埼京線恵比寿延伸開業用に1本（ヤテ42編成）が埼京線へと転属し、ハエ30編成となった。なお、一部編成が運用を離脱し、量産先行車（ヤテ2編成）が1993年の一時期、横浜線へ貸し出されたこともあった。
その後、D-ATC導入に合わせ2002年4月21日からE231系500番台が投入され、2005年4月17日限りで同線の運用を終了した（E231系500番台に置き換えられたのは10両編成52本）。このうちサハ204形はサハ204-30が横浜線へ転出して横クラH27編成に組成され、同線唯一のサハ204形0番台となった以外はすべて埼京線へ転出している。2005年4月17日には、最後まで運用されていた量産先行車であるトウ4編成（元ヤテ4編成）によるさよなら運転が行われた。
国鉄205系電車 運用
山手線への本系列投入後は、サービス向上策の重点を首都圏の西南部地区へ置くこととなり、投入線区として横浜線が選ばれた。横浜線では1988年9月22日に運用を開始し、蒲田電車区に0番台7両編成 (Tc-M-M'-T-M-M'-Tc') 25本（後にH1 - H25編成となる）が、1988年9月から翌1989年2月までの半年間に投入され、103系を置き換えた。色は■■。この横浜線向け以降の車両では客用ドアのドアガラスが拡大されるとともに、前面に種別・路線表示器（幕式）が設置されている。ラインカラー帯はうぐいす色と緑15号のツートンカラーとすることで、横浜地区と多摩地区を結ぶ さわやかなイメージを表現している。横浜線は1989年までに205系で統一された。
1993年4月のダイヤ改正時に、新規製造のサハ205-232を組み込んで京浜東北線から1編成が転入し、カマ26編成となっている。1994年12月3日のダイヤ改正時に、全編成が東神奈川（大船）方の2号車に6扉車サハ204形100番台を組み込んで、8両編成 (Tc-M-M'-T-M-M'-T'-Tc' ) 化された。
国鉄205系電車 運用
1996年10月に横浜支社が発足し、横浜線東神奈川駅 - 橋本駅間が同支社の所管とされたのに伴い、12月1日付けで大船電車区に全車が転属した。転属時には編成番号がカマ1 - カマ26編成からH1 - H26編成に改番されている。横浜線向け新製車最終編成のH25編成7両のうち、サハ205-145、モハ205・204-230の3両は東日本旅客鉄道大船工場で製造されている。
大転配では山手線用11両編成1本からサハ205形1両とモハユニット2両を抜き、横浜線にH27編成として転入した。この編成は当初より横浜線で運用している本系列に、京浜東北・根岸線で使用するD-ATCを設置するにあたり、これに先駆けて同機器を設置して他編成に同様の機器を設置するための編成不足を補うための予備車として入線し、全編成に同機器が設置された後はデジタルATC化に伴う増発で使用された。ATSについてはATS-Pのみを追加搭載し、ATS-SNは横浜線の他の205系と同様に最初から取り付けられていない。転入の際に前面行先表示器をLEDに変更して転入しており、残る26編成もデジタル列車無線搭載により前面の種別表示器が使用できなくなることから、順次前面行先表示器がLED化された。
国鉄205系電車 運用
2009年の根岸線におけるデジタルATCの使用開始に先立ち、2007年3月までに全編成に関連機器が取り付けられた。また、デジタル列車無線搭載に伴い前面種別表示器が使用できなくなるため、2006年11月よりデジタル列車無線の搭載工事と並行して、前面行先表示器のLED化改造を施工した（H27・H28編成は鎌倉車両センター転入時に搭載。側面は幕式）。埼京線用のものとは異なり英字・ローマ字表記はすべて大文字である。
2009年には3月ダイヤ改正時の増発目的で、武蔵野線のM66編成（元ケヨ23編成）が4M4T化された上でH28編成として横浜線に転入した。転入の際、残りのモハユニット2両は廃車となった。なお、H28編成は横浜線の205系では唯一6ドア車が連結されず、全車4ドア車だった。編成は TcMM'TMM'TTc'であった。
横浜線向け205系の運用路線で保安装置にATS-SNを使用した路線はないため、首都圏で運用されている本系列では唯一ATS-SNが装備されていない（H1 - H26はP・C。H27編成のみP・B・C）。2009年 - 2014年まではH1 - H28編成の28編成が在籍していた。H26 - H28編成の3本は他線からの転入である。
国鉄205系電車 運用
後述の埼京線に続いて、2014年（平成26年）2月16日よりE233系6000番台による置き換えが開始され、同年8月23日をもって横浜線における営業運転を終了した。
2014年3月15日のダイヤ改正でのE233系6000番台の運用開始に伴い余剰となったH26編成は、サハ205-232およびサハ204-126を抜き取り6両編成となって2月25日付で中原電車区に転属し、ナハ17編成となって増発された南武線で運用を開始した。なお、編成から外された残りの2両は2月5日付で廃車となった。
南武線では中原電車区（現・鎌倉車両センター中原支所）に0番台6両編成 (Tc-M-M'-M-M'-Tc') が使用されていた。色は■■■。
1989年3月11日ダイヤ改正の輸送力増強用として投入されたもので、同日より営業運転を開始した。南武線への新車投入は、国有化前にあたる南武鉄道時代の1942年（昭和17年）3月に製造したモハ150形10両・クハ250形5両以来、47年ぶりであった。南武線への車両増備は103系の転用でも可能であったが、直接新車を投入することで新会社となったJRのイメージアップを目指したものである。
国鉄205系電車 運用
以降は1990年9月までの4回に分けて6両編成16本が新製投入されている（ナハ1 - 16編成）。このうち1編成（ナハ7編成）はのちに三鷹電車区（当時）に転出している。この代替は209系（クハ209-13を先頭とする）で補った。この時209系をナハ1編成とし、元ナハ1 - 6はナハ2 - 7に繰り上げされた。在来車を半数ほど置き換えた時点で投入が終了し、のちに209系も2本が投入されるが、前述の三鷹電車区に転用した205系1本の補充と列車増発用としての投入であり、引き続き6両編成15本の103系が残った。これらが一掃されたのは山手線からの転入車を受け入れた2004年12月のことである。
ラインカラー帯は、旧型国電時代の茶色（ぶどう色2号）、中央線からの借り入れ車のオレンジ（黄かん色2号）、路線カラーの黄色（黄色1号）を採用しており、いずれも南武線で運用されてきた歴代車両のカラーである。これは沿線住民へのアンケート結果から決定したものである。保安装置にATCの搭載がなく、乗務員室内の機器が減少したため、乗務員室背面仕切壁を 130 mm から 80 mm へ薄くし、合わせて背面仕切窓を拡大した。
1993年4月のダイヤ改正時に209系（ナハ1編成）を投入することで、1本が中央・総武緩行線に転属した。
国鉄205系電車 運用
大転配時には増発および103系置き換えのため、6両編成17本（そのうち、5本が先頭車改造車）の配属が予定されていたが、本路線用には山手線編成からサハ204形と T-M-M'-T を抜いたものが転入した。2004年に一部編成が武蔵野線の原形先頭車統一のため転出し、代わりに改造先頭車を含む編成を受け入れている。なお、理由は武蔵野線の項に記載する。この結果、最終的な転入数は6両編成17本（そのうち6本が先頭車改造車）に変更ないが、改造先頭車が1編成多くなった。原形先頭車と改造先頭車の両方が混在する唯一の線区となっていた。
2009年には改造先頭車編成1本が仙石線に転用された。2014年2月には横浜線から1本が転入した。
埼京線、横浜線に続いて、2014年（平成26年）10月4日より、E233系8000番台が営業運転を開始し、全編成が置き換え対象となり、16両（Tc-M-M'-M-M'-M-M'-Tc' × 2本）が武蔵野線増発用として転用、0番台120両がインドネシアのPT KAI Commuter Jabodetabekへ譲渡されたほかは、全て廃車となった。
国鉄205系電車 運用
中央・総武緩行線は1988年時点で205系投入計画になかった線区だが、東中野駅における追突事故で車両不足が発生し、本来埼京線用として製造中だった2本を仕様変更して投入した。このため、非ATC線区ながらATC設置準備車であった。色は■。編成は10両編成（Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc'）、配置は三鷹電車区）であった。運用期間は1989年8月1日 - 2001年11月27日までである。
205系就役以前は中央緩行線中野駅 - 三鷹駅間および総武緩行線西船橋駅 - 津田沼駅間において「銀色の電車は東西線」とアナウンスされていたが、同系就役により、その原則が崩されたうえに誤乗問題が多発したため、地下鉄直通301系・103系の帯を青色に変更した上で「青帯の電車は東西線」とアナウンスした。
その後、編成に余裕が出た際に1本（クハ205-97ほか10連・当時ミツ23編成）は本来の投入線区である埼京線へ転出し、ハエ9編成となったが、もう1本（クハ205-95ほか10両・当時ミツ6編成）はしばらくの間残された。
国鉄205系電車 運用
1993年4月ダイヤ改正時に京浜東北線・根岸線と南武線から合計3本30両が転入した（この時点で最大4本が運用される）。その後、1996年12月ダイヤ改正時の埼京線輸送力増強用として1989年に新製投入された編成（クハ205-95ほか10両）が本来の配置線区である埼京線へ転出し、ハエ7編成（3代目）となった。
最後まで10両編成3本が103系や201系とともに使用されていたが、同線のE231系投入に伴い、2001年までに撤退した。車体幅が広く定員が多い209系500番台およびE231系による車種統一のため、2001年より201系とともに数回に分けて転出した。
埼京線・川越線では1989年7月1日から運用を開始し、川越車両センターの0番台10両編成 (Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc' ) が使用されていた。色は■。
1989年6月から翌1990年12月までに3回に分けて10両編成23本が新製投入された。埼京線には本来は新製投入車が25本投入される予定であったが、投入予定車のうち2本は中央・総武線用に転用されたため、103系の完全置き換えには2本不足することとなった。この103系の置き換えのため1990年5月22日付けで山手線から（ヤテ41編成）、5月31日付けで中央・総武緩行線から（ミツ23編成）1本ずつ転入した。
国鉄205系電車 運用
このグループより主電動機が内扇形に変更されている。基本的な仕様は山手線用に準拠しているが、埼京線と山手線は新宿駅 - 池袋駅間で併走（運転開始当時の区間）することから、車体カラー帯にはグリーン（緑15号）を採用したほか、前面に「埼京線」の線区表示を設け、乗客の誤乗車防止を図っている。
これ以降の車両（昭和63年度3次予算発注分：南武線向け中期車と中央・総武緩行線向けも搭載）では車内の快適性向上のため、マイコン式温度調整装置が導入されている（HS70形電子式温湿度調節器）。このほか、前面ジャンパ連結器を床下格納箱に収納、MR締切コック位置の移設、側面行先表示器の字幕検知をバーコード方式に変更している。また、配電盤を211系と同じ配置に変更したほか、同系で採用した多重表示装置（簡易モニタ装置）が搭載され、これに伴い計器盤の高さが上げられている。この簡易モニタ装置はドア開扉、非常警報、ブレーキ不緩解やMG出力異常、OCR（過電流）、OVR（過電圧）などの故障が発生した際、運転台に該当号車を含めたモニタリングをする装置である。
国鉄205系電車 運用
1996年3月の恵比寿延伸開業時に京浜東北線から3本と山手線から1本（ヤテ42編成）、さらに同年12月のダイヤ改正時に中央・総武緩行線から1本が転入した。この時点で埼京線用の本系列は10両編成30本の配属となる。山手線から埼京線に転属した本系列は ATC がそのまま残されたほか、ATS-SNとATS-Pが設置された。
当初の編成は Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc' だったが、2001年にハエ8編成が従来4号車に組み込まれていたサハ205-161に代わって山手線から転入したサハ204-902を2号車に組み込み、従来7号車に組み込まれていたサハ205-160を3号車に移した組成 (Tc-M-M'-M-M'-M-M'-T-T'-Tc') に変更され、翌2002年からは6編成を除き、4号車と7号車に組み込まれていたサハ205形に代わって、2号車に加え3号車にも山手線から転入のサハ204形を組み込んだ組成 (Tc-M-M'-M-M'-M-M'-T'-T'-Tc') へ順次変更された。（前述のハエ8編成もサハ205-160に代わってサハ204-11を3号車に組み込み、この組成に再度変更）この組成変更によって余剰となったサハ205形50両のうち46両は各線向けの転用改造を実施の上で、鶴見線、仙石線、武蔵野線へ転用され、T107,108,220,221の4両は廃車となった。
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2002年12月1日より東京臨海高速鉄道りんかい線との相互直通運転が実施されている。これに伴い、前出のサハ205形転用車を除き行先表示器の幕式からLED式への交換が行われた。E233系7000番台での置き換え前では全車がLED式のものであった。また、ほとんどの編成において優先席付近のつり革が白色から黄緑色に交換されたが、2008年春までに他線区と同様にE233系タイプのオレンジ色のものに変更されている。
大転配では山手線からの転入のみで、11両編成（元ヤテ17編成）からサハ3両を抜いて別の編成のサハ204形2両を組み込んだ10両編成1本（ハエ31編成）と既存の編成のサハ205形を置き換えるためのサハ204形のみ2両の転入の仕方があった。しかし2004年の列車増発用に計画が一部変更され、さらに山手線の11両からサハ204形を抜いた10両編成1本（トウ54→ハエ32編成）が転入した。それと前後して転入車も含めて方向幕などのLED化が行われたが、既存編成のサハ205形はサハ204形に置き換えられて転出するため、これらのみ幕式で残された（これ以降はこれらのサハ205形を「埼京余剰サハ」と表記する）。
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なお、サハ204-1 - 4が長らく編成から外れていたが、2007年12月から2008年2月にかけてハエ32・26編成のサハ以外の8両とともに検査を受けて出場した。その後、1月15日ごろにハエ1編成とハエ32編成で、2月9日にハエ2編成とハエ26編成でサハの組み替えが行われ、ハエ1編成にはサハ204-1・2、ハエ2編成にはサハ204-3・4が組み込まれ、サハ205-146・147はハエ1編成からハエ32編成へ、サハ205-148・149はハエ2編成からハエ26編成へそれぞれ組み込まれた。車両替えの際にサハ205-146から149の行先表示器がLED式のものに交換されている。これにより、検査を受けずに差し替えられたサハ205形4両が保留車に指定され、同年6月に廃車となった（後述）。
2009年12月28日と2010年1月末よりそれぞれ1本ずつ、計2編成に、痴漢件数最多路線ゆえの対策・試行として防犯カメラが設置されている。設置車両は埼京線で最も痴漢が多いとされる1号車である。2010年6月以降は埼京線で運用される205系の全32編成の1号車に防犯カメラを設置している。
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なお、埼京線・川越線の205系0番台は2013年6月30日からE233系7000番台の運用が開始されたことにより置き換えが進み、2014年3月以降は全車4扉車のハエ28編成1本のみが運用された。これは埼京線では2017年秋にATACSの導入を予定していることから、それに伴う車両の改造時の予備車を確保するためで、期間限定で運用されていたものであった（予備運用）。同車は2016年10月で運転を終了し、富士急行譲渡改造分と廃車解体分の2回に分けて長野総合車両センターへ配給輸送の後、前者は同年11月9日に富士急行へ譲渡され「トーマスランド号」となり、後者は11日に廃車された。これにより、埼京線の205系は全車消滅した。
京浜東北線・根岸線では1989年秋に4本が、翌1990年秋に2本が投入されている。このうち、前者4本は京葉線、武蔵野線に転用した103系の代替と後者2本は老朽車置換用である。103系とともに水色（■青24号）の帯をまとって1989年10月26日より最大6本が運用されていたが、埼京線延伸用に使用することから本系列で最も早く1996年2月1日をもって撤退している。編成は10両編成（Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc'）、配置は浦和電車区であった。
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209系投入に伴い1993年4月ダイヤ改正時に3本が横浜線と中央・総武緩行線へ転属、その後1996年3月ダイヤ改正に合わせて3本が埼京線へ転属した。本系列を投入した路線で一番早い1996年春までに撤退した。なお、2001年以降の大転配とは直接関係がない。最後まで残ったウラ91編成（ウラ4→ウラ81編成からの改番。Tc107ほか10連・後のハエ28編成）は特製ヘッドマークを掲出してのさよなら運転を行った。この編成は1991年度のウラ4編成時代に、山手線用車両のサハ204形連結対応改造工事による編成不足を補うため、山手電車区に貸し出されて暫定ヤテ35編成として運用されていた時期があった。
京葉線東京延伸開業に伴う快速電車用として10両編成12本が新製投入された。東京開業となる1990年3月10日から運用が開始され、京葉車両センターに0番台10両編成 (Tc-M-M'-T-M-M'-T-M-M'-Tc') が配置されていた。色は■。
同線は従来ラインカラーがスカイブルーだったが、東京全通時の本系列投入に合わせて同系列の帯色であるワインレッドに変更された。ただし、鋼製車は101系を利用した塗色変更試験の結果が思わしくなかったため塗り替えは見送られ、後年京葉線に転属した201系もスカイブルーで登場している。
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従来車とは異なり、前面デザインが大幅に変更され、全体をFRP成形品で覆う構造となり、合わせてフロントガラスも曲面形状とした。これは沿線にある大型娯楽施設「東京ディズニーリゾート」（「東京ディズニーランド」のみ）へアクセスする電車にもなることから、同ランドへの「楽しいイメージ」を表現したものである。南武線向け同様にATCを搭載しないため、乗務員室背面仕切壁の窓拡大が行われている。これは以降の相模線・武蔵野線向けも同様である。
1995年には直通先である内房線・外房線内での110 km/h 運転に備えてブレーキの増圧工事が施され、対応する車両には形式番号標記の前に○印が付与された。2002年からは中央・総武緩行線および山手線からの転入車も配置されたが、これらには上記の対応工事が施されておらず、運用は分けられていた。
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転入車のうち、最初の1本は中央・総武緩行線からケヨ21編成として転用された。残りは山手線からサハ204形を抜いたもので、2002年に量産初期型編成2本（ケヨ22・23編成）、2005年に量産先行車編成4本（ケヨ24 - 27編成）が転入した。京葉線に新製投入された編成が最高速度110 km/h 対応車であったのに対し、転入車は従来の103系貫通編成（最高速度100 km/h）の置き換えが目的であり、転入当初は201系、現行ではE233系5000番台が充当されている外房線・東金線直通列車の6 + 4両の分割・併合運用に対応していないこともあって京葉線内のみの運用に就くため、110 km/h 対応改造は行われなかった。
最初の1編成は中央・総武緩行線の幅広車統一に伴う転属で、大転配とは無関係だった。最後に入った4本はサハ204形以外の量産先行車編成で、新造時の編成に戻っている。ダイヤ改正で運用本数が削減されており、この時点での所要数は3本であったため、当初の置き換え計画になかった201系900番台10両が廃車された。
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2005年頃には幕が交換され、書体は「新ゴ（英表記はHelvetica）」に、側面幕の上部には「京葉線」と表記されたものとなった。中央・総武緩行線から転属した車両は先頭車の前面の方向幕が黒地に白文字で、他は白地に黒文字と異なっていたが、2005年11月頃よりこれらの山手線転属車の方向幕を白地から黒地へ統一し、同時に全編成とも側面の方向幕を上部に「京葉線」と表記されているものに交換した。これは新製導入車にも施工された。
2007年1月21日に川越線内で発生した乗用車との踏切事故の影響で、ケヨ21編成がモハ1ユニット（モハ205-277 + モハ204-277）を代替として転用するため運用から離脱。また同年3月18日のダイヤ改正で武蔵野線の列車が増発されたことから、ケヨ23編成がサハ2両を抜いた8両編成とした上で同線へM66編成として転用された。不足分として豊田電車区から201系10両貫通編成が2月と3月にそれぞれ1本ずつ転入している。なお、ケヨ21編成の残りの8両は保留車となったが、2008年にVVVF化改造を行い武蔵野線へM36編成として転用された。
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2010年7月1日から京葉線にもE233系5000番台が導入されたため、本系列全車両の置き換えが実施された。京葉線所属の本系列は新製車・転入車とも2011年（平成23年）7月25日をもって同線での定期運用を終了している。なお、運用終了後は大半の車両は廃車となったが、4両編成化の上、40両が日光線・宇都宮線へと転用されている。
後年に車内ドア付近の床面が黄色い点字模様付きに交換された。また他線と同様、座席のモケットがオリジナルのものから交換されているが、こちらは地色が濃い青色系のものである。山手線からの転入車にも同様の例が存在する。2011年9月に運用を終了した。
武蔵野線では、京葉車両センターに配置されている0番台8両編成 (Tc-M-M'-M-M'-M-M'-Tc') が使用されていた。色は■■。
1991年12月1日ダイヤ改正時の武蔵野線輸送力増強を目的とした8両編成化増強用として投入した8両編成5本で、捻出した103系を組み換えることで同線の8両編成化を実施した。最初の1編成はダイヤ改正前から103系の組み換えを行う関係から、6両編成で落成して1991年10月8日から営業運転を開始した。2編成目は10両編成で落成し、その後8両編成2本に組み換えられた。205系では編成単位での最終増備車となった。
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前頭デザインは京葉線向けと同様だが、シルバーメタリック塗装に変更した。また「直動式ドアエンジン」を採用。当初は豊田電車区（現・豊田車両センター）所属だったが、2004年3月13日付で京葉電車区（現・京葉車両センター）に転属した。京葉線用と同デザインの前面を持つが、内房線・外房線直通運用には就かないため、110km/h対応改造は行われていない。
車内内装は従来の0番台タイプだが、座席表地は茶色1色としながら、背ずり部に区分柄を織り込んだものを採用した。また、つり革は全て三角形としている。先頭車の前面に8両編成を表す「8CARS」のステッカーを貼付していた時期があった（登場時は6両だった）が、後に撤去されている。この武蔵野線向けの編成と次に述べる500番台では、運行番号表示器が字幕式からマグサイン方式に変更されている。
本系列で唯一前面排障器を装備していないほか、京葉線トンネル区間の急勾配に対応するためMT比を 6M2T と高くしている（後に同線に投入された5000番台は 4M4T であるが、0番台と同等の性能を確保している）。また、ブレーキ装置には本系列の新製車で唯一「耐雪ブレーキ」を装備している。
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モハの大半は5000番台化改造を施工したが、クハとサハは0番台のままである。増発用として投入された最初の2本は中央・総武緩行線編成からモハユニット1組を抜いたもので、他は山手線編成からモハユニット1組とサハ204形を抜いたもの、抜かれたモハユニット2組と山手線のクハ2両と埼京余剰サハ2両を組み合わせたもの、一旦南武線に配属された編成に埼京余剰サハ2両を組み込んだもの、転用計画変更に伴い元々武蔵野線用だったモハユニット1組をVVVF化して組み込んだもの（下記M32編成）の計5パターンが存在するため、側扉窓の大きさが不揃いな編成も存在する。
転配時には増発および103系を置き換えるために8両編成34本が配置予定で、武蔵野線用は原形先頭車（ツーハンドルマスコン車）だけが配置される予定であった。しかし、前述した計画変更で埼京線へ原形先頭車を含む6M4T編成を充当（八高線・川越線用の205系3000番台2M2T編成2本分と2Mは本路線用の電動車ユニット1組）したため、本路線用に配属予定の電動車ユニット1組と原形先頭車1組が不足した。このため、原形先頭車（ツーハンドルマスコン車）と改造先頭車（ワンハンドルマスコン車）が混在する南武線に改造先頭車を1編成多く投入し、捻出した同線の原形先頭車（ツーハンドルマスコン車）を捻出して配属されたのが4パターン目の編成である。
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計画変更で2006年現在のM32編成が転入する際にモハが1ユニット不足したため、同年に旧M61編成がモハユニット1組を転出し、不足分2両をトウ16編成のサハ205-31とサハ205-32に差し替えた上で5000番台化改造を受けている。このため旧M61編成は編成番号も5000番台の続番のM35となった。旧M61編成は元々あったモハユニット3本が5000番台化されるのに際し、中間のモハ204-393はMG準備工事で補助電源がなかったため、MGを取り付けている。
2007年3月18日のダイヤ改正で列車が増発されたため、京葉線用のケヨ23編成がサハ2両を抜いた上でM66編成として転用された。この編成は同線に転属された元山手線用のオリジナル前面車で唯一の6M2Tの編成となっていた。その後、保留車となっていたケヨ21編成8両がVVVF化改造されM36編成となり営業運転を再開したため運用を離脱し、4M4T編成に組成を変更して横浜線に転出した。
国鉄205系電車 運用
2015年3月14日のダイヤ改正に伴う武蔵野線増発および南武線へE233系8000番台投入に伴い、同年2月2日と3月5日に中原電車区から205系6両編成3本を組成変更した8両編成2本計16両が転入、M51・M52編成として運用していた。この転入車は、ナハ5・6・9編成を組合わせた組成変更車で、ナハ5編成4両+ナハ6編成4両での組成分がM51編成、ナハ6編成2両+ナハ9編成全車での組成分が、M52編成である。6M2T編成であるが、モハ205のパンタグラフはシングルアーム式で、両編成の5号車のモハ204（-271、-356）のMGは撤去されている。
前述の通り中央・総武緩行線用E231系0番台を武蔵野線および川越線・八高線へ各線の仕様に改造・転属するため、武蔵野線用0番台は2018年3月から2020年にかけてインドネシアの鉄道会社「PT Kereta Commuter Indonesia」へ譲渡が行われた。
2020年10月19日の早朝の運用をもって、最後のM20編成が運用を離脱、これにより全編成が引退した。
武蔵野線からの引退で東京23区の路線から国鉄型の通勤車両が引退した。
国鉄205系電車 運用
相模線では1991年3月16日から運用を開始し、国府津車両センターの500番台4両編成 (Tc-M-M'-Tc') が使用されている。当初は豊田電車区（現・豊田車両センター）所属だったが、1996年10月に横浜支社が発足し相模線は同支社の管轄とされたため、1996年12月1日付けで国府津電車区（現・国府津車両センター）に転属した。色は■■。
2018年5月時点でドア付近のつり革増設工事は行われていない。
なお、2021年11月18日より同線区にE131系電車が総数48両(4両×12 編成)投入・営業運転を開始し、2022年2月26日をもって全編成が置き換えられ運用を終了した。その後転属などはなく、長野総合車両センターおよび郡山総合車両センターにて全車両が廃車解体された。
国鉄205系電車 運用
南武支線の101系置き換え用として転入した1000番台2両編成（Mc-Mc'）のうち、最初の2本は中央・総武緩行線→武蔵野線の転属で余剰となったモハユニットで2002年8月に運用を開始した。色は■■。残り1本は山手線からの転入のモハユニットで2003年11月に運用を開始したが、それまでの約1年間は置き換え対象の101系が1本だけ残されていた。その後、2016年の小田栄駅開業に合わせリニューアルが実施され、モケット、吊り革の交換が行われた。外観では側面帯の一部が張り替えられ5羽のカモメと音符が入ったデザインとなった。2023年9月に転属してきたE127系2本により置き換えが行われたが、第4編成の1本のみ現在も残り、活躍している。なお、同編成は首都圏で営業運転されている唯一の205系となった。
鶴見線の103系を置き換えるため、2004年より205系の改造車1100番台（中間車のみ0番台）3両編成（Tc-M-Mc'）が運用を開始している。色は■■。
国鉄205系電車 運用
クモハユニットは山手線編成の転属で抜かれたモハユニットの改造、クハは全車埼京余剰サハ改造で、側扉窓の大きさが全編成揃っていない。当初は南武支線車両との共通予備車としてクハを1両多く用意し、工場入場などで編成数が減った時、比較的運用に余裕のある南武支線車に増結して鶴見線で運用する予定だったが、計画の見直しにより本系列3両編成9本のみで103系3両編成10本が置き換えられた。なお、103系1本は運用の見直しにより廃車された。
2024年2月27日をもって運用を終了した。
川越線・八高線の川越 - 高麗川 - 八王子間で運用される103系3000・3500番台を置き換えるため、205系の改造車3000番台（4両編成、TcMM'Tc'）が2003年より投入されている。色は■■。
山手線編成のT、MM'（MG装備車）を転用した。103系3000・3500番台を置き換えるために7本が配属される予定だったが、前項で記載した2004年秋のダイヤ改正時に本路線用の車両の一部が埼京線用に充当されたため、4両編成5本の転属となった。なお、不足する4両編成2本は東京臨海高速鉄道70-000形を改造した209系3100番台により補充した。
2018年7月15日をもって運用を終了した。
国鉄205系電車 JR東日本での転属
小規模な転属は各路線別に記載したが、ダイヤ改正時における比較的大きな転属は下記に記載する。
1993年（平成5年）4月10日ダイヤ改正
このダイヤ改正では横浜線・中央線快速・中央・総武緩行線における輸送力増強のため、本系列に動きが発生している。京浜東北線・根岸線への209系1次車投入に伴い、同線の205系10連を3本捻出した。また、同時に南武線へも209系（ナハ1編成）を投入することで同線の205系6連を1本捻出した。
横浜線には増車1本が必要とされた。これには京浜東北線・根岸線用の205系10両編成を6両編成化し、合わせて4扉車最後の新製となる「サハ205-232」を組み込んで7両編成化し、同線に転属させた。
一方、中央・総武緩行線には同線から201系2本が中央快速線用に転属したため、中央・総武緩行線用10両編成が合わせて3本必要になった。このため、京浜東北線・根岸線から捻出した205系10両編成2本と南武線の6両編成1本に、元京浜東北線・根岸線用10両編成から前述の6両編成化で捻出した中間車4両を組み込んだ10両編成1本が中央・総武緩行線に転属となった。
国鉄205系電車 JR東日本での転属
1996年3月16日のダイヤ改正
この改正時には埼京線新宿駅 - 恵比寿駅間延伸開業用として10両編成4本の増車が必要となった。このため、209系を京浜東北線に投入することで捻出した205系10両編成3本を埼京線へ転用した（この時点で京浜東北線からは引退）。もう1本は山手線205系10両編成の大井工場（当時）の検査周期を見直すことで予備車を削減し、転用した。
E231系導入に伴う転属
2000年代に入ると中央・総武緩行線へのE231系0番台の投入や山手線へのE231系500番台投入により、首都圏のほぼ全体に影響を及ぼす本系列の大規模転配属が行われた。この転属は中央・総武緩行線用10両編成3本、山手線用11両編成52本（埼京線へのサハ204形転用による捻出分含む）とサハ1両、総計593両にも及ぶものとなった。
この転用計画は2001年度末時点で転属車両数が決定していた。しかし、2004年（平成16年）秋に東京臨海高速鉄道りんかい線と埼京線との直通運転拡大に伴い、埼京線に10両編成1本が必要となり、八高線・川越線用の205系3000番台充当車を含めた6M4T編成が使用されたため、南武線・川越線・八高線向けと武蔵野線向け車両に計画変更が発生した。
国鉄205系電車 JR東日本での転属
編成を解体して転属させるのではなく、先頭車の種類を統一させるため、複数の編成でそれぞれ先頭車を入れ替え、不足する電動車を補うためにVVVFインバータ制御化改造を施し（武蔵野線のみ）、同線以外の本系列（埼京線のサハ205形など）も合わせて転属させるなど、首都圏各線区の状況に合わせて他線区へ配置するという柔軟な転配属を行っている。また、電動発電機（MG）を搭載していないモハ204形は転属（その際に先頭車改造したクモハ204形も含む）に際して静止形インバータ (SIV) を設置した車両もある。なお、これらの車両は南武支線、鶴見線（この2線はクモハ204形）、仙石線（全編成）、武蔵野線（一部編成）で運用している。原形先頭車と改造先頭車が混結される編成は存在していない。
当初予定していた千葉地区への配置は、計画変更により配置が見送られた。そのため、当初用意された分は武蔵野線車両の増備や各線の輸送改善用に使用され、多くの路線で増発が可能になった。
国鉄205系電車 廃車
2008年4月1日時点で、川越車両センター所属車6両（モハ205-386、モハ204-388、サハ205-107・108・220・221）、東京総合車両センター所属車2両（サハ205-45・60）、京葉車両センター所属車10両（元ケヨ21編成のうち川越線での踏切事故により代替として2007年5月21日に川越車両センターへ転属したモハ205・モハ204-277を除く8両とサハ205-29・30（のちに横浜線H28編成に転用））の計16両が保留車となっていた。ただし、京葉車両センター所属車は元ケヨ21編成の8両については、MM'ユニットがVVVF化され武蔵野線に転用された。
一方、前述の川越線での踏切事故により復旧が見送られたモハ205-386およびモハ204-388は廃車されることになり、2008年6月18日に同じ川越車両センターのサハ4両とともに郡山総合車両センターへ送られ、そして、19日付で6両全車が廃車となった。これは本系列で初の廃車である。
その後、ケヨ21編成の武蔵野線転用によりM66編成が捻出され、サハ205-29・30を組み込んで横浜線に転用されたが、その際に編成から外れたモハ205・204-44は2009年6月に廃車となっている。
国鉄205系電車 廃車
2010年3月には東京総合車両センターの保留車サハ205-45・60が廃車され、東京総合車両センターの205系配置がなくなった。また、2010年度内には中原電車区に配置されていた中間車2両（電車区内での感電事故車両）が廃車された。2010年度以降には京葉線へのE233系5000番台に投入に伴い、本格的な廃車が発生した。京葉線に所属車両していた本系列（10両編成17本170両）のうち、東京開業用に投入した新製車はケヨ1 - 10編成は4両編成に短縮して保留（計40両）、残った中間車6両10編成分とケヨ11・12編成（計80両）は廃車となった。なお、2012年10月以降、順次600番台化改造工事を実施し、小山車両センターへ転属している。一方、山手線から転用されたケヨ22・24 - 27編成（計50両）は、後述する富士急行譲渡分12両（3両×4本）を除き、すべて廃車となった。なお、これらの京葉線所属車の廃車整理は2010年度・2011年度内に実施された。
国鉄205系電車 廃車
2012年度初頭時点（2012年4月1日）までに計146両が廃車となり、JR東日本車の在籍数は1,267両に減少している。2013年度には埼京線・川越線へのE233系7000番台、横浜線へのE233系6000番台投入に伴い、埼京線・川越線に所属していた本系列（10両編成32本320両）のうち、ハエ16・17編成は4両編成に短縮して600番台化改造を施工の上で小山車両センターへ転属（計8両）、残った中間車6両2編成分とハエ1 - 15・18 - 27・30 - 32編成の全車（廃車後、一部は後述するインドネシアへ譲渡）、ハエ29編成のうちサハ205-82を除く9両、鎌倉車両センター所属の横浜線車両のうちH3編成の全車、中原電車区へ転属したH26編成の余剰車2両の計311両は廃車となった。なお、これらの廃車整理は2013年7月から実施されている。その後サハ204-105が鉄道総合技術研究所に譲渡され、「脱線しにくい台車」の研究用として、三菱重工エンジニアリングの三原製作所和田沖工場（広島県三原市）内の総合交通システム検証施設「MIHARA試験センター（MTC）」内で能勢電鉄1500系1554Fに牽引され各種試験に使用されている。
国鉄205系電車 廃車
2014年度はJR東日本車のうち鎌倉車両センターに所属していた208両すべてと中原電車区に所属していた南武線車のうち44両、仙台車両センター宮城野派出所の4両、川越車両センターの付随車1両の計257両が廃車となった。またサハ204が形式消滅となり、6扉車が全廃した。2015年度初頭時点（2015年4月1日）でのJR東日本車の在籍数は699両に減少している。
2015年度は中原電車区に所属していた南武線車（支線用を除く）132両が廃車、2016年度は川越車両センターに所属していた埼京・川越線車の10両が廃車され、2017年度初頭時点（2017年4月1日）でのJR東日本車の在籍数は557両に減少している。
2017年度は京葉車両センターに所属していた武蔵野・京葉線車の24両（全車インドネシアへ譲渡）、川越車両センターに所属していた川越・八高線車の4両の計28両が廃車されている。
2018年度は京葉車両センターに所属していた武蔵野・京葉線車の80両（全車インドネシアへ譲渡）と川越車両センターに所属していた川越・八高線車の残り16両（うち6両は富士急行へ譲渡）の計96両が廃車された。
2019年度は京葉車両センターに所属していた武蔵野・京葉線車の168両が廃車された。
国鉄205系電車 廃車
2020年4月から10月にかけて、京葉車両センターに所属していた武蔵野・京葉線車の64両が廃車され、武蔵野・京葉線車は消滅した。同時にサハ205も形式消滅となった。
2022年4月1日時点でのJR東日本車の在籍数は201両に減少している。
2022年3月12日のダイヤ改正で小山車両センターと国府津車両センターに所属していた編成が運用から離脱した。2022年4月から2023年1月にかけて、国府津車両センターに所属していた相模線車の48両と小山車両センターに所属していた日光・宇都宮線車の44両の計92両が廃車された。
2023年4月1日時点でのJR東日本車の在籍数は109両に減少している。
2023年4月に国府津車両センターに所属していた相模線車の4両と小山車両センターに所属していた日光・宇都宮線車の4両の計8両が廃車され、両センターの配置が無くなった。2024年3月に鎌倉車両センター中原支所に所属していた鶴見線車の18両が廃車された。
2024年4月と2025年3月に仙台車両センター宮城野派出所に所属していた仙石線車の8両が廃車、2024年6月と同年12月に鎌倉車両センター中原支所に所属していた鶴見線車9両と南武支線車4両の計13両が廃車された。
2025年10月1日時点でのJR東日本車の在籍数は62両に減少している。
国鉄205系電車 廃車
JR西日本在籍車48両には長らく変化がなかったが、前述のとおり2015年に余剰となったサハ205形4両が廃車され、2018年にモハユニット4組8両が廃車された。2025年10月1日時点で36両が吹田総合車両所奈良支所に在籍している。
2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）により、仙石線用の3100番台に2編成8両の廃車が発生している。
クハ204 + モハ204 + モハ205 + クハ205 -3107（M7編成）
石巻駅構内で留置中に津波によって冠水、約1年半後の2012年9月5日から7日にかけて総合車両製作所へ配給輸送されたが、仙石東北ライン開業に伴う205系の運用数減少の影響により、HB-E210系に置き換えた方が合理的と判断され、最終的には2014年12月25日付で除籍・廃車となった。
クハ204 + モハ204 + モハ205 + クハ205 -3109（M9編成）
1426Sとして運用中に野蒜駅付近で被災し脱線。翌日付けで廃車となり、現地で解体された。
老朽化・余剰・東日本大震災での被災による廃車を除いた事故廃車は以下の5両が該当する。
モハ204-219（クラH20編成）