川越車両センター
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103系電車（0・3000・3500番台）
埼京線の運用車両について、当初は新車の投入を検討していたが、山手線に投入した205系が好評であり、国鉄の財政事情もあって新車投入は見送り、山手線の全車両を205系化して103系を捻出し、その分を充当して運用することになった。ATC100km/h対応改造を施し、ATSをS形に交換した上で、品川区から160両（1986年3月に20両増加）、池袋区から50両（元赤羽線用）、川越線ローカル用として、陸前原ノ町区から72系から改造の3000番台3両編成5本15両が配置され、1985年9月30日の埼京線開業と川越線電化と同時に運用を開始した。
103系0番台の転入車の中で注目されたのが、103系で一番古い試作車4両（MM'-901、MM'-902）と、一番新しい最終ロットの電動車ユニット10両（M-787、M'-2044など）が含まれていたことである。
翌1986年3月3日の新宿延伸時に山手線から20両、同年11月と1987年1月に京浜東北線から計12両転入した。
民営化後は山手線が205系に統一されたことにより、捻出された103系0番台が転入し埼京線の列車増発に充てられた。
しかし、103系の活躍は長くは続かず埼京線区間の騒音問題により205系が新製されることになった。
1989年から1990年にかけて205系に置き換えられ、中間の非冷房車は廃車、その他は在籍していた非冷房車を置き換えの名目で浦和・京葉・豊田・松戸・中原の各区へと転出した。
埼京線用0番台は1990年12月に営業運転を終了し、中原区へ転属を最後に幕を閉じた。
川越線用の3000番台は前述の通り3両編成で運用されたが、1996年3月16日の八高線高麗川 - 八王子間電化に伴い4両化され、既存の車両では必要編成数が不足するため、4両編成×1本が3500番台として改造され転入した。
3500番台は、Tc-725・738、M-790、M'-2047からの改造で、元・第5編成の両先頭車（Tc-725・738）、元・第16編成（JR化後は第2編成）の2・3号車のユニット（M-790、M'-2047）の組み合わせであり、改造されたとはいえ、出戻りの形で配属された。
3000番台・3500番台は老朽化により205系3000番台や209系3100番台で置き換えられ、3500番台は2005年3月に、3000番台は2005年10月に営業運転を終了し、全車廃車された。
205系（埼京線用）
1989年から1990年までの新製配置10両編成23本、その後山手線（山手電車区→現・東京総合車両センター）からの転入編成4本、総武・中央緩行線（三鷹電車区→現・三鷹車両センター）や京浜東北線（浦和電車区→現・さいたま車両センター）からの転入編成5本の32本（第1 - 第32編成、320両）が配置されていた。
2002年12月1日のりんかい線直通運転に対応するため、前面・側面行先表示器は幕式から発光ダイオード (LED) 式に交換された。
2008年2月までに川越寄りの2・3号車に6扉車（サハ204形）が組み込まれ、6扉車連結編成は第1 - 第25・第31編成の計26本であった。連結されない編成と区別するため、先頭車の前面と6扉車のドア上部に「6DOORS」のステッカーを貼付していた。
6扉車によって置き換えられたサハ205形は鶴見線用の1100番台や仙石線用の3100番台に先頭車化改造されたほか、武蔵野線用の5000番台編成の一部にも組み込まれている。なお、サハ205-146 - 149は2007年12月からの検査入場終了後、第1・第2編成への6扉車組み込みに伴い、サハ205-146・147は第32編成へ、サハ205-148・149は第26編成へ組み込まれた。これによりサハ205-107・108・220・221が保留車となった。
2007年1月21日に川越線内で乗用車との踏切事故が発生し、第24編成のうち外板が損傷したモハ205-386と乗用車の炎上で大きく外板が損傷したモハ204-388の2両については復旧が見送られ、モハ205-388+モハ204-386で新しい電動車ユニットを組成させ、京葉車両センター配置車（ケヨ21編成）から電動車1ユニット（モハ205-277+モハ204-277）を転用し、新しい編成を組み直して2007年5月末に営業に復帰した。
これらの保留車4両と使用不能となった2両は、2008年6月に郡山総合車両センターに回送され、廃車された。
2013年度からE233系7000番台が投入され、第28編成を除き2013年7月 - 2014年2月にかけて置き換えられたことに伴い、180両（第1・4・7・11-15・18・20・22-26・30-32編成）がインドネシアのジャカルタ首都圏鉄道会社に譲渡された。また、第16・17編成の内それぞれ4両が宇都宮・日光線用に転用され、小山車両センターへ転属した。
第2･3･5･6･8･9･10･19･21･27･29編成と第16･17編成の転用に回されなかった中間車、計122両は長野総合車両センターまで配給され、廃車となった。この配給の際、川越線内のホーム有効長が牽引機関車を含めて10両なので、10両全車廃車の編成はサハ1両を抜いて配給し、編成から外されたサハは後日数編成分まとめて配給された。ただし、最後の配給となった2014年1月16日の第29編成から抜かれたサハ205-82は配給されないまま川越車両センターに保留車として留置されていた。その後、12月16日に大宮総合車両センター入場の第81編成に組み込まれて同所まで回送され、2015年2月12日に長野総合車両センターへ廃車回送された。
2014年3月以降も、第28編成（10両）のみが予備車として運用されていた。これは2017年秋に予定される埼京線でのATACS導入に備えて、車両の改造工事期間中の予備車を確保するため、期間限定で運用していた。
全編成ATACS設置完了に伴い、2016年10月27日をもって運用離脱し、その内、富士急行譲渡改造を受ける4両（先頭車2両+中間車2両）が11月7日に、残りの廃車解体される中間車6両が11月10日にそれぞれ長野総合車両センターへ配給輸送、前者は11月9日付で富士急行に譲渡、3両編成に短縮の上、6000系6502編成「トーマスランド号」として2018年3月21日より営業開始。後者は11月11日付で廃車された。これにより、埼京線205系は1989年に営業運転を開始してから約27年の歴史に幕を閉じた。
205系3000番台
3000番台4両編成（第81 - 85編成）5本が配置されていた。編成番号札は赤地に白文字。
川越線南古谷・川越 - 高麗川間と八高線高麗川 - 八王子間で運用されていた。
103系3000・3500番台の置き換え用として、2003年から2005年にかけて投入された。同車は山手線用0番台中間車を改造した車両で、両先頭車はサハ205形からの改造車である。
客室内外に客用ドア開閉ボタンが設置され、半自動扱いが可能である。また、モハ205形3000番台のパンタグラフはシングルアーム式のものへと換装された。
三鷹車両センター所属のE231系0番台および209系500番台の転用改造車を導入。それに伴い、2018年2月9日に第82編成が廃車されたのをはじめとして、最後まで残った第81・83編成が2018年7月16日に運用離脱。同年7月25日に廃車となり当区における205系の配置が無くなった。
廃車された車両のうち、第81・85編成は富士急行へ譲渡された。
209系3000番台
3000番台4両編成（第61 - 64編成）4本が配置されていた。編成番号札は白地に黒文字。
川越線南古谷・川越 - 高麗川間と八高線高麗川 - 八王子間で運用されていた。
1996年（平成8年）3月16日の八高線八王子 - 高麗川間電化開業時に4両編成4本が用意された単線区間仕様車で、ハエ61編成が川崎重工業製である他は東急車輛製造製である。これまでの0番台とは仕様が異なるため、番台区分が行われることとなったが、区分は同じ川越電車区（当時）所属の103系3000番台に合わせた「3000番台」に決められた。
基本的な仕様は0番台と同一としているが、列車交換時の停車時間が長いことを考慮して客用扉にドアスイッチを設置し、通年でドアの半自動扱いを実施した。車体ラインカラー帯は川越線車両のウグイス色と電化開業で結ばれる中央線や青梅線車両のオレンジ色を組み合わせた2色による新しいものとした。
2020年（令和2年）4月1日時点では、4両編成1本が3100番台とともに川越車両センターに配置されていたが、209系3500番台やE231系3000番台への置き換えにより、2018年（平成30年）9月21日付でハエ62編成が除籍後、モハユニット2両が訓練車に改造され東京・大宮総合訓練センターに配置されたのを皮切りに、2018年12月にハエ61編成がパンタグラフを撤去した状態で宇都宮運転区に疎開され、2019年1月にはハエ63編成、3月にはハエ64編成が高崎総合訓練センターに疎開された。2020年2月8日付でハエ61編成が、2020年3月5日付でハエ63編成が廃車された。ハエ64編成は2020年4月2日に長野に向けて廃車回送され、同年4月3日付で廃車、5月に入り解体[要出典]された。これをもって3000番台は廃区分番台となった。
209系3100番台
2022年4月1日時点では3100番台4両編成（第71・第72編成）2本が配置されていた。
第71・第72編成の両先頭車と第72編成の中間電動車は、りんかい線全車両の10両編成化に伴う車両組み換えの際に余剰となった70-000形6両を購入したもので、第71編成の中間電動車（モハ209-3101+モハ208-3101）は川崎重工業で新造された。
2007年2月から3月にかけて側窓の一部開閉化工事を当センターで施工した（詳細はJR東日本209系電車#側窓開閉化を参照）。
3500番台やE231系3000番台の登場により運用を離脱し、第72編成は2022年5月21日付で、第71編成は2022年6月1日付で、それぞれ廃車された。
クモヤ143形電車
1両（11）が配置されていた。
牽引車。
構内入換作業に使用。
埼京線で使用されていたATC-6型を装備していることから、東京総合車両センターの西エリア（旧・大井工場）への入出場車両の牽引車としても使用された。
廃車時には埼京線（池袋駅 - 大宮駅間）の保安装置がATACSに代わり、山手線区間で必要とされるATCも撤去されたことから運用範囲が限定されていた。
デジタル無線が取り付けられていた。
2019年11月に長野総合車両センターに廃車回送された。
103系3000番台
205系
205系3000番台
209系3000番台
209系3100番台
クモヤ143-11