日根野電車区
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381系電車 （93両）
HD編成として6両編成11本（66両）、3両付属編成9本（27両）が配置されている。特急「くろしお」で運用される。
このうち非パノラマ編成は287系の導入で「くろしお」での運用から離脱。2012年6月より福知山電車区に転出した。
2011年3月12日のダイヤ改正までは国鉄色塗装のモノクラス編成も在籍し、臨時列車やホームライナー（「はんわライナー」「やまとじライナー」）の運用に使われていた。これらはFH編成として福知山電車区に貸出後、廃車になっている。
281系電車 （63両）
HA編成として6両編成9本（54両）および3両編成3本（9両）が配置されている。特急「はるか」で運用される。
283系電車 （18両）
HB編成として6両編成2本（12両）および3両編成2本（6両）が配置されている。特急「くろしお」で運用される。
6両編成が検査などで運用を離れると3両編成2本を連結して6両編成として運転することがあるが、この時はパノラマ型グリーン車が京都寄りに連結される。
287系電車 （51両）
HC編成として6両編成6本と、3両編成5本が配置されている。2012年3月17日のダイヤ改正より特急「くろしお」で営業運転を開始した。
223系電車 （140両）
HE編成として0番台と2500番台の4両編成35本が配置され、後述の225系5000番台と同様に阪和線快速系統の主力車両となっている。
関空快速・紀州路快速などの快速列車を中心に、紀勢本線（きのくに線）・大阪環状線内の普通でも運用されている。紀勢本線（きのくに線）での定期運用は和歌山駅 - 周参見駅間のみだが、臨時列車としてJR神戸線（ウエスト関空号）や白浜駅（熊野古道ホリデー号）までの入線実績もある。
1994年4月から1999年5月までは6両編成（基本編成）と2両編成（付属編成）を構成し、基本編成は1995年4月に運転が開始された関空特快「ウイング」の指定席に対応するため車内に指定席／自由席の表示切替板が取り付けられた。付属編成は大阪シティエアターミナル (OCAT) でのチェックインサービスに対応するため、1996年3月にクモハ223形100番台の乗務員室後部に荷物室が設置された（この場合関西空港行のクモハ223形100番台は指定席）が、1998年10月のサービス終了後は客室に復元された。
0番台の登場当時は付属編成の2本連結（2両+2両）で普通列車に運用した実績もある。この当時の阪和線内での運用区間は主に天王寺 - 日根野間で、朝の区間快速や深夜時間帯の快速に限り和泉砂川駅までの運用もあった。
1999年5月から2008年3月までは紀州路快速の運転開始に伴い2500番台を追加し、5両編成（基本編成）と3両編成（付属編成）に組み替えられた（基本編成に取り付けられた表示切替板は組み替え時に撤去）。朝夕ラッシュ時は基本編成が紀州路快速に、付属編成が関空快速、その他の時間帯は基本編成が関空快速に、付属編成が紀州路快速で運転された。
2008年3月15日のダイヤ改正では、関空快速・紀州路快速の運行形態の再編に伴い、新製車の増備に合わせて再度組み替えが行われ、全編成が4両編成となった。また、同時に103系や113系の運用を置き換えた。現在もその傾向が続いていて、2012年3月17日のダイヤ改正でほぼ全快速列車（平日朝の区間快速を除く）が223系・225系に統一された。
225系電車 （116両）
HF編成として5000番台4両編成が29本が配置され、2010年12月1日から阪和線快速系統で運用されている。
2011年3月12日以降は、223系と合わせて関空快速・紀州路快速や日中の区間快速にも充当され、223系と共通運用されている。
103系電車 （119両）
HK編成として6両編成14本（84両）、HJ編成として4両編成8本（32両）と、羽衣線のワンマン運転に対応したL編成の3両編成1本が配置されている。長らく阪和線の主力車両であったが、223系・225系の増備により廃車が進み、永年守ってきた最大配置数の座を223系に明け渡した。
3両編成は羽衣線のみ、4・6両編成は天王寺駅 - 和歌山駅間で運用されている。4両編成は後述の205系1000番台と共通運用である。
1994年6月から1999年5月まで、一部車両のATSをB型からSW型に変更した紀勢本線（和歌山駅 - 紀伊田辺駅間）・和歌山線（和歌山駅 - 五条駅間）乗り入れ仕様の編成が存在していたが、全車両のATSがSW型に変更されたことで消滅している。これらの車両は大和路線の車両と同様の白帯が前面に配されていた。
クモハ103形は当初、京浜東北線・根岸線から転入した車両が配置されていたが廃車整理で消滅し、2012年現在はすべてモハ103形の先頭車化改造（片町線長尾駅 - 木津駅間の電化開業による改造）車のみである。このうちクモハ103-2504（L101編成）はワンマン運転専用でクモハ103形では播但線・加古川線用ワンマン車以外で唯一体質改善工事が施工されている。
2007年からクハ103-1とクハ103-2が国鉄時代の京浜東北線・根岸線以来同じ編成に組み込まれ、趣味者の話題を呼んだが、2011年3月に運用を離脱した。このうちのクハ103-1は京都鉄道博物館で展示されることになっている。
2011年3月以降、森ノ宮電車区で余剰となった体質改善30N工事車中心の編成が転入し、延命未施工車及び延命N40工事車中心の編成を置き換える配置換えが発生している。また、2011年3月12日のダイヤ改正では日中の鳳駅以南では基本的に運用されなくなった。
国鉄末期までは8両編成も存在したが、これらは浦和電車区（現在のさいたま車両センター）からのクモハ103形ユニットとクハ103形500番台転入により4両編成に組み替えられ、代わりに中間車が浦和電車区へと転出した。
この他、1983年からは関西本線にも101系の置き換え目的で投入されたが、奈良電車区が開設されるまでは一時的に日根野電車区に配置されていた。
205系電車 （20両）
1988年に新製投入された1000番台4両編成（HH編成）5本が配置され、上記の103系4両編成と共通運用である。
天王寺駅 - 和歌山駅間の快速・区間快速・普通に使用されている。新製投入直後から2008年3月のダイヤ改正までは4両編成を2本連結した8両編成で朝夕ラッシュ時の快速運用に充当されていた。
2006年に0番台28両が網干総合車両所より転入し、8両編成・6両編成各2本で運用されていたが、225系の投入により2010年12月に宮原総合運転所に転出した。
2012年より随時リニューアル工事を受けた車両が出てきている。
113系電車 （4両）
2両編成2本（4両）が配置されている。ワンマン運転用にモハ113形 - モハ112形の電動車ユニットに切妻非貫通型の運転台取付を行った改造車で、オーシャングリーンにライトパープルの帯を纏っている。
4両編成が存在したが、225系増備により2011年12月10日をもって運用から離脱し、後継には223系・225系が充当されている。
2両編成は御坊駅 - 紀伊田辺駅間のワンマン運転が中心である。
国鉄時代には紀勢本線（当時は愛称名なし）の紀伊田辺駅 - 新宮駅間、1999年までは和歌山線和歌山駅 - 五条駅間でも運用されていた。
クモヤ145形 （1両）
事業用車両の牽引車として構内の入換に使用されている。
381系
281系
283系
223系0番台
103系
205系1000番台
113系（ワンマン対応車）