JR北海道721系電車
使用開始から20年以上が経過した初期の車両に対して実施される更新工事で、制御装置や主電動機など電装系の更新を主軸とし、電力・保守コストの低減や車両の延命を図るものである。2010年から、6両固定編成とF-7編成に対して、苗穂工場において改造工事が実施された。
制御系は従来のサイリスタ位相制御からVVVFインバータ制御に変更され、モハ721形にはIGBT素子を装備した主変換装置が搭載された。編成中の電動車は1両のみの1M2T編成とされ、クモハ721形およびモハ720形は電装を解除しそれぞれクハ721形およびサハ721形に編入された。主変換装置の搭載に伴い主回路に回生ブレーキが併設(電力回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ)されたことから、クモハ721形およびモハ720形の屋根上に搭載されていた発電ブレーキ用の抵抗器は撤去されている。このほか、前照灯のシールドビームをHIDランプに変更、車両間転落防止幌の新設や床板の交換など、艤装も変更されている。
731系の使用開始後、同系列と併結運用をする3両編成の車両に戸閉回路の改造を実施している。731系の半自動扉を本系列側でも制御できるよう、客用扉を操作する車掌スイッチを半自動制御可能なものに変更している。731系との併結時に「半自動」側で開扉した際も、721系は全てのドアが開くようになっており、のちに投入された733系・735系との併結時も同様の動作をする)。全車、札幌運転所にて施工された。
冬季の着雪軽減を目的に、パンタグラフを下枠交差式からシングルアーム式に換装した。8次車以外の全車が対象で、785系と同形のN-PS785形を装備した。2006年に全車の換装を完了している。
運転室助士席側の前面窓・客室窓をポリカーボネート板に交換する改造、および「エアポート」に運用される車両を中心に、8次車に標準装備された床下機器カバーを在来車に追設する改造が苗穂工場にて順次実施されている。
2007年からは種別・行先表示器の書体変更・英字併記化などの意匠変更や、自動放送装置搭載車では放送内容の変更が順次行われている。
2018年11月頃から、6両固定編成に公衆無線LANサービスを導入した。設置工事は苗穂工場で施工された。
車体は軽量ステンレス製で、正面窓直上部に設けた灯火類を保護ガラスで覆った前面形状はキハ183系500番台に類似する。客用扉は片開き式を片側3か所に設ける。各車の屋根上に集中式冷房装置 N-AU721形(23,000 kcal)を1基搭載する。
側窓は大型の固定窓で、8次車以外は冷房故障時の換気のため一部が開閉できるようになっている。
車体の帯色は一般車が萌黄色(ライトグリーン)、uシート車は側窓下部のみ濃青+赤である。