JR東日本E531系電車
2003年(平成15年)12月9日のプレスリリースにおいて常磐線(上野駅 - 四ツ倉駅間)・水戸線に導入すると発表された。この時点では、2005年7月までに90両を投入した後は、2006年度の秋までに140両を新造して403系および415系鋼製車を置き換え、さらに60両を新造して最終的には290両の陣容となる予定であった。しかし、常磐線中距離列車へのグリーン車導入決定により計画が変更され、付属編成5両を2本追加製造し、基本10両編成22本220両と付属5両編成16本80両の計300両の陣容とされた。同時にグリーン車を連結しないE501系も置き換え対象となった。
2005年(平成17年)3月に最初の編成が落成し、同月16日から公式試運転を開始し、同年7月9日のダイヤ改正から12編成90両(基本編成6本60両・付属編成6本30両)が営業運転を開始した。当初は上野駅 - 大津港駅間の普通列車および新設された特別快速(上野駅 - 土浦駅間)の運用に投入された。1日の運行本数は18往復で、このうち特別快速は下り6本・上り5本であった。2006年3月18日ダイヤ改正より、上り特別快速が1本増発され、普通列車12往復、特別快速6往復の運用となった。
2006年8月26日から2007年3月17日までは付属編成が水戸線6往復の運用に投入され、また同年2月から3月17日までは415系で運用されていた上野 - いわき間の直通列車運用にも投入されていた。
普通席を備える奇数向き制御車。蓄電池を搭載し、運転台を備える。
普通席を備える中間電動車。モハE530形とユニットを組む。主変圧器・主変換装置・補助空気圧縮機・集電装置などを搭載する。
2015年3月14日からは上野東京ラインの開業に伴い、常磐線の一部列車が東海道本線品川駅まで直通運転を開始した。
2017年(平成29年)10月14日に実施したダイヤ改正より、東北本線(宇都宮線)の黒磯駅 - 白河駅間での営業運転を開始した。これは黒磯駅構内の交流・直流地上切替設備が、翌2018年(平成30年)1月3日から同駅北側での車上切替へ移行することにより、交流専用車両の同駅への入線が不可能となるため、その対応策として置き換えたものである。
2017年10月21日には東日本大震災により不通だった竜田駅 - 富岡駅間の運転再開に伴い、付属編成が同区間での営業運転を開始した。その後、2020年3月には最後まで不通だった富岡駅 - 浪江駅間の運転再開に伴い、付属編成の運用範囲は原ノ町駅まで拡大している。
2021年3月13日に実施したダイヤ改正からは水戸線全列車と常磐線友部駅 - 勝田駅間の一部列車(主に水戸線直通)でワンマン運転を開始した。
2022年2月9日には、2021年3月26日に発生した常磐線線路内自動車衝突炎上脱線事故で使用不能となったクハE531-17が廃車となり、本系列初の廃車が発生した。
2023年3月18日のダイヤ改正からE531系付属編成によるワンマン運転が開始され、日中に水戸~原ノ町間で運行される普通列車の約7割がワンマン運転となっている。(E501系使用列車は引き続きツーマン運用)