JR東日本E531系電車
常磐線と水戸線で運用されていた403・415系鋼製車の老朽化に伴う置き換え、および開業を控えていた首都圏新都市鉄道(つくばエクスプレス)への対策としての運転速度向上を目的に、E501系やE231系の使用実績を基に「人に優しい車両システム」をコンセプトとして開発された。
2005年(平成17年)に開通したつくばエクスプレスは全線を通し130km/h運転が可能、また160km/h対応の区間も存在する高規格路線であるため、それに並行するJR常磐線の利用客が流れ出る懸念があった。このため、常磐線の中距離電車でもつくばエクスプレスと競合できる高速運転に対応した車両を開発する必要があった。
製造は基本・付属編成ともに最初の6編成のみ東急車輛製造と川崎重工業車両カンパニーが担当したが、2006年(平成18年)度以降は基本・付属編成ともに普通車のみJR東日本新津車両製作所で製造が行われ、グリーン車は東急車輛製造と川崎重工業車両カンパニーで製造された。
本系列で採用された新機軸の多くは、後のE233系にも改良を加えられながら受け継がれている。
その後も増備が続けられ、2007年(平成19年)3月18日のダイヤ改正より上野駅発着の403系・415系・E501系の中距離列車運用をすべて置換え、普通列車と特別快速の全列車が本系列による運行となり、同時にグリーン車の営業も開始した。置き換えの時点では運用区間は原則として常磐線上野駅 - 高萩駅間であった。
常磐線は上野駅 - 土浦駅間が10両・15両編成、土浦駅 - 水戸駅・勝田駅・高萩駅間は大半が10両編成での運転である。ただし、土浦駅 - 水戸駅・勝田駅間は2022年3月12日のダイヤ改正から日中時間帯(下り土浦発9 - 14時台の12本、上り水戸発10:35 - 15:00の10本)は5両編成での運転となる。このうち下りの3本は基本編成を土浦駅で切り離す。逆に上りで水戸方面から付属編成のみで運転し土浦駅で基本編成を増結するという列車はない。また、基本編成での土浦駅以北のみの運転は下りにのみ設定されている。2007年3月18日から2022年3月11日までは上り列車、2017年10月14日から2020年3月13日までは下り列車にも設定されていた。水戸線では過去の暫定運用時代も含め全区間で5両編成を使用している。水戸駅以北の運用は5両編成を中心としながら、一部に付属編成2本を連結した10両編成の列車の運用がある。
グリーン車組み込み前のE531系(2005年7月18日 北千住駅)
水戸線暫定運用時のE531系(2006年8月27日 勝田駅)