国鉄781系電車
旭川・室蘭方先頭となる制御車。偶数形式(')を付番するが、奇数向き固定で使用される。前述のTA車系機器のほか、手ブレーキを装備する。定員64名。
試作車1両(901)と量産車7両(1 - 7)の計8両が製造された。100番台(101 - 104)はサハ780形からの改造編入車である。
1988年3月のダイヤ改正では多客時の「ライラック」について、臨時列車の設定をせず、4両編成を2本併結した8両編成での運転を開始した。
1990年には785系電車が製作され、同年9月より「スーパーホワイトアロー」として札幌駅 - 旭川駅間に運転を開始する。これにより、本系列による「ホワイトアロー」の定期運転は終了した。
1992年の新千歳空港駅開業にともなうダイヤ改正で「ライラック」は新千歳空港駅 - 札幌駅 - 旭川駅間の「ライラック」と札幌駅 - 室蘭駅間の「すずらん」に系統分割された。「ライラック」の札幌駅 - 新千歳空港駅間では、一部の列車を快速「エアポート」として運行した。
2002年3月のダイヤ改正で快速「エアポート」の恵庭駅停車と130 km/h運転に伴い、「ライラック」の札幌駅 - 新千歳空港駅間は785系電車の「スーパーホワイトアロー」の運転区間延長で置き換えられた。
快速「エアポート」用の721系電車に 2000年から「uシート」を設置したのに合わせ、同区間を運転していた「ライラック・エアポート」用の6編成に2000年 - 2001年にかけ「uシート」を設置した。
対象はクモハ781形(1 - 6)で、客室出入台側に26席分を設定し、座席間隔は 1,050 mm に拡大されている。前位デッキとの仕切部脇に大型荷物置場が、後位側一般席との間に簡易仕切が新設され、簡易仕切上部と妻鴨居部には文字放送表示器が設置された。客室定員は52名から46名に変更されている。併せて、当該車両は側面の帯が赤帯、窓回りが青色の塗装に変更されている。
接客設備面は485系を基本とし、寒冷地向け車両であることから色調は暖色系を基調とした。
本系列は485系1500番台と同様、グリーン車は設定せず全車普通車とした。座席は回転式簡易リクライニングシートであるが、背もたれをリクライニング状態でロックできる機構が追加された。
トイレ・洗面所は付随車のクハ780形・サハ780形のみに設置する。
また、隙間風対策の一環で貫通路引戸を多く設け、すべてマットスイッチによる自動ドアとしている。この装置は381系電車や新幹線0系電車と部品を共通化している。
「ライラック」は旭川駅 - 札幌駅間に短縮され、本系列での「エアポート」運用は終了した。
2003年には「ドラえもん海底列車」に使用するため、8両が札幌運転所から函館運輸所に転属した。2両は予備の車両となった。
2005年8月2日 - 7日、2006年8月2日 - 6日には、「ドラえもん海底列車」用の6両編成を使用し、青森ねぶた祭に合わせた臨時特急「ねぶたエクスプレス」を函館駅 - 青森駅間で運転した。これは本州での781系による営業運転の唯一の事例である。
2007年10月のダイヤ改正から後継の789系電車(1000番台)を導入し、「ライラック」「すずらん」の本系列での定期運用が終了した。同年10月28日のイベント列車運用を以って営業運転での使用を全て終了し、函館運輸所の「ドラえもん」編成を含め11月27日までに全車が廃車された。
■:uシート改造車
太字:2扉化改造車
着雪による架線からの離線防止のため、JR北海道では電車のパンタグラフ換装を2004年から開始した。下枠交差式からシングルアーム式へ変更するもので、本系列ではクハ780形・サハ780形の全車に施工された。
本系列による海峡線での走行試験が1998年(平成10年)に実施された。高速運転のデータ収集を主目的とし、成果は789系電車の設計に応用された。 クモハ781-7 + サハ780-14 + モハ781-14 + クハ780-7 の4両編成を供試車として、歯車比の変更を施した上で 1月16日 - 1月20日に函館駅 - 新中小国信号場間を1往復、1月20日 - 1月24日に木古内駅 - 吉岡海底駅間を2往復走行している。