国鉄415系電車
一方前面行先表示器はJR東日本所属車では常磐線独自の理由で白幕とされたが、JR西日本・JR九州所属車では行先を表示をしている。
塗装は先行試作車から1961年(昭和36年)落成分まではローズピンク(赤13号)を基調に、401系はクリーム1号、421系はクリーム2号で前面窓下に逆台形の警戒色が入る国鉄交直流電車の標準色とされた。加えて周波数識別用に、401系は制御車前面窓上に細帯、421系は全車の側面裾部に401系よりやや太い帯が、それぞれ前面警戒色と同色で入れられている。
1962年(昭和37年)落成分から401系は周波数識別帯を省略、421系は帯色を前面警戒色共々クリーム4号に変更、正面まで引かれるように改定された。421系の識別帯は後に省略されたことから、その後415系500番台途中製造分までの国鉄交直流電車の標準色となった。
常磐線用車両は1983年(昭和58年)8月からイメージアップのためクリーム10号に青20号帯の新塗装へ塗り替えが開始され、つくば万博開催直前の1985年(昭和60年)春までに全車の塗装変更が完了した。
九州配置車は1986年(昭和61年)3月に常磐線新塗装の415系500番台が転入後、同年夏に423系は白3号と青20号、713系はクリーム10号と青20号に比較検討の塗色変更を行い、同年10月以降は帯色を若干藍色がかった青23号とし、窓上にも青帯が入る新塗装への変更が開始された。ただし、勝田区からの転入車は民営化後の1987年(昭和62年)秋頃までは常磐線塗装のままだった。
0'(ゼロダッシュ)番台と呼ばれる。以下のモデルチェンジを実施した。 集中式冷房装置AU75形を搭載し、天井に設置されていた扇風機及びパンタグラフ部分の天井に設置されていたファンデリアを廃止 運転室に冷房装置からの冷風ダクトを通したため制御車前頭部屋根上にあった箱型通風機を廃止 床材の難燃化と床下配管のダクト化による防火対策 側窓に隙間風防止と工作性容易化のため外付けユニットサッシ窓を採用 ロングシート部座席を改善 クハ411形運転室の拡大ならびに運転台をユニット化 主変圧器は公害防止対策から冷却油(絶縁油)をPCB油からシリコン油にしたTM20形へ変更 電動発電機(MG)は、偶数向きクハ411形に三相交流440 V、容量160 kVAの冷房電源兼用を搭載 。これに伴いモハ415形に搭載されていた容量20 kVAのMGは廃止された 冷房用三相交流引き通しKE5形ジャンパ連結器1基を追設 クハ411形の低圧制御回路引き通しジャンパ連結器をKE58形2基両渡りから457系と同様のKE76形3基片渡り構造としたため先頭車の向きは奇数または偶数向きに固定 荷重増減によりブレーキ力を調整する応荷重装置を搭載 クハ411形南福岡電車区新製配置車は常磐線用列車無線搭載準備工事を施工して落成
1975年製造のクハ411-335は、脱線転覆事故により廃車となったクハ421-43の代替として新製された。このため、落成時には冷房装置は搭載されておらず、唯一の冷房準備車として落成した。その後1983年に、同じ編成を組むモハ423・422-2・クハ421-44と共に冷房化された。
2023年(令和5年)現在で運用を有する車両はJR九州のみである。
後述する1979年(昭和54年)に発生した踏切事故で相方を喪失したものの、比較的損傷の少なかったモハ403-1が種車である。
同車はしばらくの間は保留車であったが、1980年(昭和55年)4月にモハ400-7とユニットを組成させることになり、主電動機の交換などを郡山工場で施工し、モハ401形の続番に編入。この際に403系時代から編成を組成していたクハ401-51、モハ400-7と編成を組成してたクハ401-14と新たな4両編成を組成したが、クハ401-51を除いた3両は冷房化改造を施工せず1987年(昭和62年)2月5日付で廃車された。
モハ403-1→モハ401-26
2009年にはJR東日本から運用短縮で余剰廃車となった4両編成x3本(1500番台1本、500番台2本)計12両が譲渡されたが、2012年の817系3000番台運用開始に伴い南福岡配置車を中心に普通鋼製車から順次置き換えが開始された。0・300番台はこの置き換えで消滅している。
2021年(令和3年)4月1日現在、南福岡車両区に1500番台8本32両、大分車両センターに100・200番台18本、1500番台6本、500・600番台1本の計25本100両、鹿児島車両センターに500・600番台6本24両を配置されていた。
2022年(令和4年)9月23日のダイヤ改正で、鹿児島車両センター・大分車両センター所属車(鋼製車)は営業運転を終了し、残るは1500番台のみとなった。運用範囲についても先述した通り縮小され、鹿児島本線の快速列車での運用も終了したが、2023年(令和5年)6月1日からは平日運転の臨時快速列車で運用されるようになった。
1997年から2016年3月までは小倉総合車両センター門司港車両派出にも配置されていた。
鹿児島車両センター所属車は交直切替スイッチを交流側に固定しているため関門トンネルの走行は不可である。