国鉄101系電車
主制御器も、新開発のCS12A形(試作車はCS12形)である。2両分8個の主電動機を制御する多段式電動カム軸制御器で、旧形に比較して段数が増えて力行、ブレーキ時の電流変化が少なく、電流の平均値を上げることができ、結果加速度減速度の向上にも貢献した。このことは運転の円滑さにも繋がり、起動、ブレーキ時の衝撃が少なくなって機器故障率の減少や乗り心地向上にも繋がっている。また発電ブレーキの制御が追加され、制輪子の磨耗が減少し、鉄粉の発生が少なくなり絶縁性の向上にも繋がった。スペックは一覧を参照。
その基本構成は東京急行電鉄の旧5000系(1954年)に採用された東芝製電動カム軸制御器PE-11形(弱め界磁起動1段、直列12段、渡り2段、並列11段、弱め界磁3段、発電制動20段)の影響が強いと言われる。この起源をさらに遡れば、アメリカのゼネラル・エレクトリック社が地下鉄電車向けに開発したシステムに辿り着く。
大阪環状線は国鉄で中央線に次ぐ101系2番目の投入線区となり、城東線時代の1960年10月に運転を開始した。101系投入時は大阪 - 天王寺間が城東線、大阪 - 桜島間が西成線の路線名であったが、境川信号場 - 西九条間の新線建設などにより1961年4月25日に大阪環状線が開業し、西成線の西九条 - 桜島間は桜島線に改称された。塗装は中央線と同じくオレンジバーミリオンとなったが、72系など大阪地区の旧性能電車も大半が1959年より中央線の101系に合わせたオレンジバーミリオンに変更されていた。
当初は中央線から転入の電動車に新製投入の付随車を組み込んだ6両編成3本が投入され、淀川電車区に配置された。大阪環状線開業に備えて1960年に開設された淀川電車区森ノ宮派出所にも101系が本格的に新製投入され、森ノ宮派出所は大阪環状線開業直前の1961年4月1日に森ノ宮電車区となった。1962年6月には101系による大阪環状線の新性能化が完了している。
大阪環状線開業後しばらくは西九条 - 天王寺 - 大阪 - 西九条 - 桜島間の逆「の」の字運転であったが、西九条駅の旧西成線区間高架化により1964年3月より環状運転が開始された。1968年3月のダイヤ改正では大阪環状線と桜島線の直通運転がラッシュ時を除いて廃止され、日中の桜島線は101系3両編成による区間運転となったため、首都圏より関西の101系で初のクハが転入している。
クモヤ145形0番台のうち2両は1986年度に交流区間での制御車として使用可能な50番台に再改造された。
1982年度には飯田線の新性能化が行われることになり、郵便・荷物合造車のクモユニ147形へ5両が改造された。機器類はクモヤ145形をベースに抑速ブレーキが追加され、車体はクモユニ143形をベースに空気笛シャッターやスノープラウなど耐雪設備を省略した構造となった。鉄道による郵便・荷物輸送の廃止に伴い1986年に全車が123系のクモハ123形40番台に改造された。
東海旅客鉄道(JR東海)に継承されたクモハ123形40番台は冷房改造時に5040番台へ、貫通路設置時に5140番台へ改番されたほか、クモヤ145形600番台がクモハ123形600番台に再改造された。その後も身延線で運用されていたが、2007年(平成19年)に313系に置き換えられた。
JR西日本に継承されたクモル145形・クモヤ145形では、1998年度より主電動機を出力120 KWのMT54系に換装した1000番台に再改造された。改造両数はクモル145形1000番台が3両、クモヤ145形1000番台などが19両である。
東京総合車両センター(旧・大井工場)の構内入換用に使用されていたクモニ13形を置き換えるため、1986年11月にクモハ100-802・クモハ101-170を改造した構内入換車で、「たんぽぽ」の愛称が付けられた。クモハ100-802は構内有効長の関係から車体を切り継ぎして全長を6 m縮め、2両で17 m級2両編成と同じ長さとした。軽量構造車体における、枕梁間の車体短縮は、ほとんど他に例を見ない注目すべき改造であったが、あまりその点では着目されなかった。構内入換車への転用にあたり移動機械扱いとなった。塗装は当初は茶色地に黄色帯であったが、のちに黄色地に青色帯に変更された。
21世紀にはいってモーターカーなどに役目を譲った後は、ほとんど稼動することなく他の保存車両とともにセンター内に留置されていたが、2008年11月に解体された。ちなみに、クモハ100-802は中央線101系さよなら運転に使用された車両で、車番が示すとおり低屋根車である。
←新宿 クモハ100-802+クモハ101-170 横浜→
(方向は便宜上、車号は元車号)
廃車になった101系の部品の一部は新製車や改造車に流用されており、クハ104形500番台、クハ118形、クハ120形などには台車が、419系・715系には歯車装置と主幹制御器が流用されている。
2006年(平成18年)5月14日に閉館した交通博物館には、101系のドア装置の可動モックアップが展示されていた。その後、2007年7月10日から9月9日まで江戸東京博物館で開催された「大鉄道博覧会」に展示された。
大阪府大阪市の交通科学博物館(2014年4月閉館)には、電車の構造を説明する目的で、101系(クモハ100形)の前面から1つ目の扉部分までのモックアップが、開館から閉館まで展示されていた。その後、2016年4月29日にオープンした京都鉄道博物館に移設展示された。
国鉄時代一部の車両には車内チャイムが付いているものも存在した(曲はハイケンスのセレナーデのオリジナルバージョンまたは気動車用の利用)。