国鉄781系電車
主変圧器(TM13D形)主整流器(RS39B形)はPCBフリーの為に新設計され、主電動機は711系と同様の他力通風方式で、417系電車で採用された絶縁強化仕様の直流直巻電動機MT54E形を用いる。
歯車比は急行形電車と同一の 1:4.21 で、711系と同様に弱界磁制御は行わない。これは 120 kW / 375 V 定格で設計された MT54形電動機を最大500 V で使用し、弱め界磁制御を行わない新たな定格を定めたことで、ほぼ電圧比例の 150 kW を定格とする MT54A形(711系)/ MT54E形(781系ほか)の実用回転域の高速側が拡大したためのものである。本系列の場合、定格速度は84 km/h に達する。
電動車は、車体側面に向かって左側(1・4位側)に711系同様の雪切室を設ける。これにより主電動機の冷却風を取り入れる際に車体側面の高い位置から吸気し、雪切り室内部の送風機によって冷却風に含まれる粉雪などを分離の上、床下の風道を経由して主電動機を冷却する。なお、客室内で雪切室の向かいにあたる位置はデッドスペースとなるため、このうちM車1位側とMc車4位側は機械室とし、断流器を車内に格納している。残るM車4位側はスキー板など大型手荷物の保管場所とし、Mc車1位側は乗務員室内にかかるため、業務用室とした。
形態は当時製作されていた485系1000番台に準ずるが、車内保温のため窓を小型化したため側窓の天地寸法は485系に比べ小さく、711系同様に床下に断熱材(従来車の2倍厚の50mm)と主電動機冷却風洞の空間を確保するため床面高さは485系比で65 mm(レール面基準)高い。この関係で車体高さも3,620 mmと485系比で高くなっている。客用扉は他の特急形電車と同様、幅 700 mm の片開き扉を片側1箇所に設けるが、従来の特急型車両と異なり、全車とも札幌駅在姿で車両の小樽方に出入り台がくる配置となっている。
先頭車両の前面運転席窓下部分は485系より丸みをつけ、運転台高さも485系比で45mm下げている。これにより、フロントガラス下辺に着雪することによる視界不良を防止し、あわせてイメージチェンジを図った。また、運転台ガラスは前面下に雪がたまるのを防止するため、および降雨時の前面ワイパーの効果や側面からの雨水浸入に対し有利な形状とするため、485系1500番台より切り立った形状(181系電車などのボンネット型特急車なみ)としている。灯火類は正面下部左右に前照灯・標識灯を各1灯設けるほか、485系1500番台同様、運転台上部中央に2灯の前照灯を設ける。灯火類は着雪を防ぐため露出形で、電球交換も外ハメ式である。
外部塗装は他の国鉄特急形車両と同様、クリーム4号に赤2号の配色であるが、これもイメージチェンジの一環で前照灯・標識灯部横の赤帯は高い位置に配して、正面愛称表示器まで回している。