国鉄101系電車
国鉄本社が実施した従来車との比較では、登場当時は次のようになっている。この時は101系にT車を挟んだ編成との比較は発表されていない。
なお岡部によれば、当時よりこの他に導入路線である中央線では、10M編成での置き換えを実現するためには数10億円の変電設備増強費が必要と見積もられている。1958年(昭和33年)当時、101系による置き換えを考えていた中央線の運用車両数は437両で、1959年(昭和34年)に武蔵小金井への車庫設置を控えていたこともあり、増加傾向にあった。また、変電所の増設はイニシャルコストであるが、この時は電力費など固定費的な運用コストの比較は実施していない。72系を10Mにしても一定の時間短縮効果は得られるが、101系10Mは72、73、79系の6M4Tに比較し、加速で最高9秒、減速で最高11秒の短縮が見込まれていた。また開扉時には94 cmの片扉に比較し、130 cmの両扉は開閉時間で2秒、幅の拡大効果で乗降時間平均9秒程度、計10秒前後の短縮が可能であると見積もられている。特に、扉の効果は後述の加減速性能の低下した編成でも同様の効果を発揮するものであった。
1969年には103系6両編成2本が森ノ宮電車区に配置され、同年12月より101系に混ざって運用に入った。1970年12月よりラッシュ時の混雑緩和策として一部編成の8両編成化が行われ、8両編成となった車両は先頭車前面窓内側に「8」の数字が掲出された。1973年には103系新製冷房車の投入が開始され、捻出された101系は関西本線電化開業用に転用された。
1976年には大阪環状線用101系・103系の全車8両編成化が完了し、桜島線も6両編成となった。103系の投入はその後も続けられ、101系は1979年10月に大阪環状線用編成での運用を終了し、以後は桜島線用編成のみの運用となった。
桜島線でも1985年3月のダイヤ改正で103系に置き換えられ、森ノ宮電車区の101系の配置は無くなったが、民営化後に最後まで片町線に残っていた101系2本が6両編成で森ノ宮電車区へ転入し、桜島線での運用が復活した。この編成も207系量産先行車(第1編成)の導入による103系の転配によって置き換えられ、1991年(平成3年)3月に同線での営業運転を終了した。4月29日には大阪環状線開通30周年を記念したイベント電車「歴史電車」が101系で運転され、これを最後に1992年(平成4年)限りで全廃となり、関西地区から101系は姿を消した。
103系への改造車であるサハ103形750番台はその後も一部が残存したが、2002年(平成14年)10月までに全車廃車となった。
西日本旅客鉄道(JR西日本)には片町線の14両(うち冷房車8両)が継承された。編成はMM'×2が中央・総武緩行線からの転入車(非冷房でT車代用として使用)で他は大阪環状線からの転入車であった。1989年には最後まで残った片町線の2編成が桜島線へ転用されたが、1991年4月の大阪環状線開業30周年イベントによる「歴史電車」の運転を最後に運用を終了した。