JR東日本651系電車
1989年度に投入された2次車(下記編成表のK106編成、K204編成以降)では、1次車の使用状況を踏まえて仕様が変更された。
汚損防止のため、車体屋根上全長に雨どいを設置
屋根カバーをアルミ製からFRP製に変更
先頭車の乗務員室と直後の出入口部用に専用の冷房装置を新設 これは運転台ガラスが大きくなったことと常磐線は南北に走行しており、上り列車の場合南側から1日を通して太陽が照り付け、運転台内の温度上昇が著しいためである
乗り心地の改善のため、空気ばねとヨーダンパの仕様を変更
各車両間の貫通路に化粧パネルを取り付け
モハ650形のデッキにゴミ箱を新設
トイレ内に荷棚と手すりを設置、カギ高さを変更
運転士の視認性向上のため、運転台計器パネルの形状を変更
新製時からATS-P形装置を搭載し、乗務員室内の機器配置を変更
1988年度に47両、1989年度に41両、計88両の投入を計画した。本系列は新技術を採用したことから、不具合が発生した場合に2次車は新製当初より反映し、1次車は改造で済ませる計画としたため、一括発注とはせず2回に分けて投入した。1次車は7両編成5本、4両編成3本の計8本を投入したが、これは営業運転開始後に予想に反して乗客が増加せず輸送力が過剰となった場合に、2次車で中間車をそれぞれ2両、5両と増結して9両編成8本とすれば、全体の編成本数が余剰とならないよう配慮したためである。ただし、実際は本系列投入後乗客が大幅に増加し、この計画は実現しなかった。
登場時から特急「スーパーひたち」にのみ使用されていたが、2002年(平成14年)12月1日のダイヤ改正で勝田駅発着の「スーパーひたち」は「フレッシュひたち」に編入された。その後E653系から651系へ「フレッシュひたち」の運用を替えた列車も多数登場した。以前は7両・4両(4両編成での運行は勝田駅 - いわき駅間の一部のみ)での運転する列車が設定されていた。2011年3月11日に東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)が発生するまでは、いわき駅 - 原ノ町駅・仙台駅間では4両編成(原ノ町駅夜間留置列車は7両編成、日によって11両編成)で運行されていた。