国鉄591系電車
10月に入ると、白石駅 - 仙台駅間での電気ブレーキ使用時の粘着性能の試験が行われ、11月に入ると藤田駅 - 仙台駅間で、これまでで最速の直線区間最高速度135 km/h 、曲線区間本則+35 km/h で走行する曲線通過速度向上試験が行われた。
11月25日・27日には上野駅 - 仙台駅間351.8 km での長距離走行試験が実施された。25日(仙台駅→上野駅)は最高速度125 km/h 、曲線通過速度本則+5 km/hでの予備試験であり、本試験の27日(上野駅→仙台駅)は営業列車の合間を縫う形でこそあったが、直線区間最高速度130 km/h、曲線区間は本則+20 km/hで走行し、途中8駅に停車しながら、当時の特急「ひばり」より14分早い3時間39分で走破、良好な成績を得た。この試験においては、道中で高速分岐器の性能も試験されている。
なお、この予備試験が行われた11月25日に東北新幹線着工決定がなされている。
このほか、郡山工場にて車体傾斜の定置試験も実施されている。
なお、当初は9月に、591系と455系(もしくは483系)を併結し、量産化時に連接3車体のユニットを複数連結した場合の挙動を確認する試験が予定されていたが、これは行われなかった。
運転台は前述のように低運転台と高運転台の2つが比較されたが、運転台そのものは共通であり、国鉄電車としては初の縦ハンドル式(横軸マスコンのツーハンドル式、MC52形主幹制御器とSE18形ブレーキ弁ハンドル)となっている。
室内の一部には座席が設置され、国鉄の普通座席用としては初となる簡易リクライニングシート(R50型)が試験的に採用されていた。この座席は軽量合金の採用による軽量化や、低重心化の工夫もなされていた。また、客用窓には581・583系同様のベネシャンブラインドを固定窓内部に内蔵する方式が採用されたが、581・583系と異なりその動作は電動化されており、客室窓下に動作スイッチが設けられている。M2車には便洗面所も設けられた。
連接部は全ほろとして車体にボルトで固定され、サン板は1枚構造のものが渡されていた。