国鉄457系電車
1962年の451系落成当初は勝田電車区(現・勝田車両センター)に配置され、翌1963年からは仙台運転所(現・仙台車両センター)にも配置された。定期列車では上野駅(一時期は東京駅) - 青森駅を中心に常磐線や、山形駅・喜多方駅まで、臨時列車では万座・鹿沢口駅、伊豆急行線伊豆急下田駅・伊豆箱根鉄道駿豆線修善寺駅まで乗り入れ実績がある。
主として東北本線系統は仙台車が、常磐線系統は勝田車が運用を担当。仙台車には、郡山駅・福島駅などで編成の分割・併合や夜行の運用も存在した。詳細は「東北本線優等列車沿革」「常磐線昼行優等列車沿革」「奥羽本線昼行優等列車沿革」「磐越西線喜多方以東優等列車沿革」も参照。
勝田電車区
投入直後は準急「ときわ」と急行「みやぎの」に以下の2種類の編成が充当された。
翌1963年にはクハ451形が配置され10月1日から「みやぎの」を仙台運転所に移管。同時にサハ451形・サハシ451形も全車が仙台に転出。以後は次の編成で常磐線中心の運用に投入された。
1968年10月のダイヤ改正では1等車(後のグリーン車)1両を減車され、一部基本編成では中間閉じ込みのクハ451形がサハ451形に置換えられた。
さらに1972年3月15日のダイヤ改正で編成が変更となり、1985年の運用終了まで以下の編成で運用。
413系への改造開始以前となる1985年4月1日時点で112両が、国鉄分割民営化直前の1986年11月1日現在で98両が配置されていたが、413系への改造進展によりJR西日本には90両が継承された。
外観的特徴としてつららによる破損を防ぐために先頭車前頭部の列車種別表示器が塞がれているほか、雪の浸入によるMGの故障を防ぐためにクモハ前頭部箱型通風器のうち運転士側のMG冷却風用が撤去され、室内デッキから採風する方式に変更などの施工がされている。また修繕により現存する471系全車と475系の一部は側窓のサッシが交換されオリジナルと形状が異なり、MG用以外の屋上通風器の撤去やLED式側面行先表示機の設置などの改造も行われた。Mc-M'車のトイレ・洗面台は閉鎖あるいは撤去された。
塗装は1985年に落成した419系が赤2号を地色とし帯クリーム10号との旧北陸色とし本系列にも採用されたが、分割民営化後の1988年にイメージチェンジでオイスターホワイトを地色としてコバルトブルーの帯を配した新北陸色へ変更が決定し、1991年に全車塗装変更が完了した。
また2005年 - 2006年にはA16・19編成が交直流急行色に復元された上で、2006年9月23日には「リバイバルくずりゅう」での運用を行った。A19編成では全車に60 Hz電源識別用の細帯が再現されているのに対し、A16編成のクハ455-18は細帯が省略されているなどの細部に違いがある。
機器類・車体の更新を除いた改造について解説する。
制御車。全車冷房電源用に自車を含めて4両まで給電可能な110 kVA MGを搭載するが、冷房搭載に関する準備工事は以下の車番となるほか、出入台部通風器が未設置などの差異がある。 1 - 61:非冷房→AU13E形5基搭載改造施工 62 - 64:AU12S形6基搭載冷房準備工事車。 65 - 75:AU13E形5基搭載新製冷房車。
「鷲羽」:新大阪駅 - 宇野駅間(1972年3月 - 1975年3月)
主抵抗器容量増大に伴い強化型であるMH2019-FK42D形
「ゆのくに」「加賀」:大阪駅 - 金沢駅間 「立山」「越山」:大阪駅 - 富山駅・糸魚川・宇奈月温泉・立山駅間 「兼六」:名古屋駅 - 金沢駅間