幕張車両センター
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113系
かつては総武本線・内房線・外房線・成田線・東金線・鹿島線の普通列車で運用されたが、209系2000番台・2100番台の導入に伴い置き換えが進み、2011年8月に定期運用が消滅した。
2006年の211系導入後、総武本線・成田線・鹿島線へは4両編成のみが入線していた。また、4両編成を2本連結した8両編成で運転される列車のほか、内房線の千葉 - 千倉間と外房線の千葉 - 上総一ノ宮間では6両編成と4両編成を連結した10両編成で運転される列車も存在していた。
その他、成田線（我孫子支線）の成田 - 我孫子間でも4両編成とこれを2本連結した8両編成の列車が設定されていた。その後、この区間は松戸車両センター配置の常磐快速線用の車両（103系、その後E231系）の運用で統一されている。→「JR東日本E231系電車 § 常磐快速線・成田線（我孫子 - 成田）」も参照
総武快速線・横須賀線がE217系に完全に統一されるまでは両線の運用編成（基本11両編成・付属4両編成）も配置されており、付属編成は房総各線の普通列車運用にも使用されていた。→「JR東日本E217系電車 § 運用路線と所属・編成」も参照
以前は同じ113系にもかかわらず地上形（ローカル用）と地下形（快速用）では入場する工場が異なり、地上形は大井工場（現・東京総合車両センター）、地下形は大船工場（現・鎌倉車両センター）にそれぞれ入場していた。
地上形（ローカル用）は、国鉄末期に日根野電車区（現・吹田総合車両所日根野支所）から阪和色の先頭車が転入したことがあり、これらは阪和色のままJR東日本発足を迎え、その後スカ色化されていた。
地下形（快速用）のグリーン車のうち総武快速線・横須賀線用として新製されたサロ113形は定員の少なさから一時期京阪神快速用として高槻電車区（現・網干総合車両所明石支所高槻派出所）や宮原電車区（現・網干総合車両所宮原支所）に転出していた時期があり、その後京阪神のグリーン車廃止と総武快速線・横須賀線の直通化で幕張電車区に転入していた。転入当初は湘南色のままであったり、スカ色で標記が「大タツ」「大ミハ」の車両も存在した。→「国鉄113系電車 § グリーン車」も参照
40系
幕張電車区の開設時、最寄り駅の津田沼・幕張両駅までは2km以上離れていたため職員輸送用としてクモハ40030が配置されていた。
現在の幕張本郷駅付近のもっとも緩行線寄りの部分に1両分の乗降用簡易ホームが設けられ、ここと津田沼駅の間を朝夕を主として1日に数往復の頻度で運行していた。
クモハ40030が検査入場の際には、職員輸送列車はクモヤ143形が代走として使用された。
1981年（昭和56年）10月に幕張本郷駅が開業したため職員輸送列車が廃止され、廃車となった。
153系
山陽本線や東海道本線で余剰となった車両が転入し房総各線の急行列車で使用されたが、1982年11月15日ダイヤ改正による房総各線急行廃止（特急格上げ）によって余剰廃車。
国鉄時代末期、合理化により急行列車のヘッドマークは廃止されつつあったが、房総各線の急行においては列車廃止時まで装着していた。
クモユニ74形
幕張電車区開設後、非電化区間の電化開業に際して所要となる車両が田町電車区（田町車両センターを経て現在の東京総合車両センター田町センター）・神領電車区（現・神領車両区）などから転入した。転入当初は湘南色のままで運用されたが、工場入場時に順次スカ色に変更された。総武・成田・内房・外房各線向け新聞輸送の目的で運転されていた両国 - 千葉間の荷電列車では、4両で組成されていた。JR移行直前の1986年には後述するクモユニ143形に置き換えられ老朽廃車。183系電車の先頭車4両を連結してさよなら運転が実施された。
クモユニ143形
1986年11月、クモユニ74形の代替として4両全車が長岡運転所（現・長岡車両センター）から転入したが、もとは身延線用として沼津機関区に新製配置された形式である。転入時の塗装はクモユニ143-1が幕張転入前に身延色からスカ色化され、その他3両は湘南色であったが、順次スカ色に変更された。転入時の1986年11月ダイヤ改正で総武本線・成田線系統の新聞輸送列車は廃止されたため、1996年まで内房線・外房線系統で運用された。その後、1両が東京総合車両センターの入換車となったほかは2両が長野総合車両センター、1両が小山車両センターへと転出している。
165・169系
ジョイフルトレイン「なのはな 」
車内が畳敷きのお座敷列車。3両編成2本が在籍していたが、1998年に485系「ニューなのはな」に置き換えられて廃車となった。
ジョイフルトレイン「シャトル・マイハマ 」
京葉線でかつて運行されていた東京ディズニーランド向けの観光列車。3両編成1本が在籍していたが、1995年に上沼垂運転区（現・新潟車両センター）へ転出し「アルファ」となった。
一般車（湘南色）
かつては上記153系と同様に房総各線の急行として使用されたが、1982年11月のダイヤ改正で全列車が廃止されると、一部が波動輸送用として残されるのみとなった。
3両編成2本（6両、うち1本は169系）が在籍していたが、1996年に廃車された。
113系の冷房改造が推進されていた頃は予備車の不足により、成田線の普通列車を代走したことがある。
1995年10・11月には「ホリデー快速ときわ鎌倉」として常磐線取手 - 三河島 - 田端操車場 - 池袋 - 新宿 - 横須賀線鎌倉間で運行された。
E217系
総武快速線・横須賀線用の近郊形車両で鎌倉車両センターとの間で分散配置されたが、2006年3月18日改正で全編成が鎌倉車両センターへ転出した。なお、転出後も幕張車両センターで留置される運用は存在し鎌倉車両センター所属のE235系と共に不定期ながら月に１回行われる車内消毒も同区で実施している。
211系
3000番台5両編成14本、計70両が配置されていた。
総武本線・成田線の普通列車で運用されたが、2013年3月16日のダイヤ改正で運用を終了した。2012年より、115系の置き換え用として8本が長野総合車両センターへ転出され、2013年までに全車両が長野総合車両センターへ転出した。
宇都宮線（東北本線）・高崎線普通列車のグリーン車連結拡大に伴い、高崎車両センター所属の211系A編成が余剰になったため、当センターの113系6両編成のうち特に経年の古い編成の置き換え用として転入してきたもので、2006年10月21日から11月4日にかけて順次運用を開始した。211系の運用開始に伴い、総武本線・成田線での113系6両編成の運用は消滅した。
従来113系6両編成で運行していた普通列車を5両編成で置き換えたため、列車単位では1両少なくなった。最終的には、113系6両編成13本78両を211系5両編成14本70両で置き換えたため、当センター全体では都合8両減となった。なお、普通列車が4両編成のみの鹿島線での運用はない。
かつては内房線・外房線・東金線においても運用があり、2007年3月18日のダイヤ改正以降は内房線・外房線の朝夕一部列車で2編成併結の10両編成となる運用も存在した。その後、2010年12月4日のダイヤ改正で10両編成運用が消滅し、2011年9月をもって内房線・外房線・東金線の運用から撤退した。
183系・189系
1972年の特急列車新設に際して183系0番台が新製配置され、房総特急はもとより中央線の特急「あずさ」にも使用された。尚1000番台は1982年以降、189系は2002年以降に配置された。
2009年4月以降は旧「あずさ」塗装の183系1000番台6両編成2本、計12両が配置されていた。この2本は大宮総合車両センター東大宮センターの常駐となっていた。
主に各種団体・臨時列車で運用された。2010年から2012年にかけては「ムーンライトえちご」にも使用された。
2013年12月の廃車回送を兼ねた臨時団体列車「さようなら幕張183系M32編成号」「さようなら幕張183系M31編成号」の運行をもって完全退役。
485系
ジョイフルトレイン「ニューなのはな」の6両編成1本（G1編成）が配置されていた。
なのはなの置き換え用として1997年に登場した。
団体の人数・目的や嗜好に応じて、お座敷と座席の仕様変換が可能な座席構造となっている。
2016年8月21日をもって定期運転を終了、8月27日・28日の団体臨時列車をもって引退。9月25日の長野総合車両センターへの廃車回送を兼ねた臨時団体列車をもって完全退役し、9月26日付で廃車された。
113系1000番台 横須賀色
113系1000番台 湘南色
クモユニ74形
クモユニ143形
165系 なのはな
E217系
211系
183系
485系 ニューなのはな