国鉄ED78形電気機関車
制御方式はサイリスタ位相制御。制御回路は全サイリスタブリッジ方式を採用しており、主変圧器には旅客列車での運用に備え3次巻線から供給される電気暖房用電源を備える。
主電動機は国鉄新性能電気機関車の標準形式である直流直巻電動機MT52形を4基搭載する。動力台車はED75形電気機関車と同一の仮想心皿方式台車DT129形で牽引力の伝達は台車下部と車体を連結する引張棒による「ジャックマン式」である。TR103形中間台車は空気ばねによる軸重可変装置が装着されており、軸重を14.0t・14.8t・16.0t・16.8tの4段階に変化させることができる。これにより脆弱軌道区間の仙山線・磐越西線への入線を可能とした。
板谷峠の厳しい線路・気象条件に対応する保安装置としては、停電や故障によって電力回生ブレーキが使用不能になった場合自動的に非常ブレーキを作動させる機能を持たせたほか、EF63形と同じく下り勾配での暴走を防ぐ過速度検知装置や勾配上での長時間停車を想定し空気ブレーキをかけた状態でロックする転動防止装置と主電動機回路の短絡による非常ブレーキ装置を備える。