JR東日本E721系電車
阿武隈急行線・東北本線:福島駅 - 槻木駅 - 仙台駅 東北本線には2020年5月18日より乗り入れている。
運転台部の天井高さを確保するため、前述の通り床面高さを180mm低下させた一方で、屋根高さの低下を70mmに抑えたため、客室の天井高さは701系より110mm高い2380mmとなっている。内装はE231系・E531系・E233系に準じている。
インテリアは、「自然豊かな環境を意識しながらも、都会的な上品さを合わせ持ったイメージ」とされ、壁や床敷物は自然素材の色彩や柄を用いた、柔らかなイメージとしている。また、ユニバーサルデザインの一環として、出入り口部の床敷物、側引き戸の室内側戸先部を黄色としている。
室内配置は、701系で採用されたオールロングシート構造ではなく、乗降扉の間にボックス式クロスシート2組を配置し、それ以外の箇所をロングシートとするセミクロスシート配置としている。
座席はE531系と同じ寸法・構造としているが、ボックス席の座席間隔は1,585 mmと、E531系の1500mmより広くし、窓側には飲料などを置くことができる小さなテーブルを設けている。ロングシート部分はE531系・E233系と同様、1人分の座席幅は460 mmで、701系より10mm広くなっている。モケットについては、後述のSAT721系及びAB900系を除き、青色の「未来や星空の雄大さをイメージしつつ、落ち着き感のあるデザイン」が用いられている。なお、座席支持方式については、クロスシート部は片持ち式、ロングシート部は機器を格納するため脚台による支持としている。
機器に関しては保安装置・補助電源装置・電動空気圧縮機は二重系とされ、一方が故障しても健全な機器に切り替えることでなるべく運行が続けられるよう配慮がなされている。また、床下機器類については、低床化に対応して配管や配線経路の見直しや機器の高さの縮小がなされている。また、台車上部に配線・配管が確保できないため、側窓柱間に配線・配管し、引き通し線は車両上部の歩み板内部に格納されている。
また、雪中での応急処置を想定し、配電盤や応急処置に必要な工具は室内に格納されている。
台車はE531系・E233系の電車ホーム向け低床台車DT71・TR255系をベースに、さらなる低床化への対応を施した軸梁式ボルスタレス台車、DT72形動台車とTR256形付随台車である。ただし、青い森703系は同型のTS-1037形動台車・TS-1038形付随台車、1000番台については小改良(後述)のため、DT72A形動台車、TR256A形および同B形付随台車に区分される。車両の床面高さを大幅に低減させる必要があったため、台車枠は、側枠中央部を引き下げた弓形台車枠とし、そこに空気ばね(枕ばね)を設置して、車体の空気ばね支持高さを低くしており、加えて車輪は一般的な日本の在来線車両の標準より50mm小さい新製時直径が810mm径のものを採用している。動台車については歯車装置も小型化する必要があったため、大歯車を小型化している。歯車比は1:5.93となっている。
青い森鉄道がE721系をベースとして新造導入した車両であり、2013年に2両編成2本が総合車両製作所横浜事業所で製造された。形式は青森方が制御電動車の青い森703形、目時方が制御車の青い森702形となっている。編成番号は設定されていないが、車両番号は青い森701系と重複しない11, 12となっている。なお形式は701系の次となる703系と命名されたが、形式「703」はJRグループには存在しない。
青い森鉄道では2002年の暫定開業時および2010年の全線開業時にJRからの701系1000番台の譲渡車、および701系1500番台をベースとした新造車を投入し、青い森701系として運用していたが、筒井駅開業による利用者の増加が見込まれ、さらに祭り期間の対応や冬季の着膨れ対策として輸送力の増強が求められていた。