国鉄203系電車
本系列の導入前は、常磐緩行線と千代田線との相互直通運転用に、国鉄では103系1000番台を直通開始当初から運用していたが、抵抗制御であるため加速時や発電ブレーキでの廃熱が地下鉄トンネル内の温度上昇をもたらしていた。さらに、主抵抗器が冷却扇を持たない自然通風方式であったこと、同様に抵抗制御車の運用されていた東西線とは異なり、比較的長い単線トンネル区間を高速で走行するため走行風による主抵抗器の冷却がほとんど期待出来ず、主抵抗器の発熱による車内の温度上昇や、主制御器の誤作動、床下機器の劣化があったこと、営団との協定の起動加速度が性能の限界だったため、重量増となる冷房装置が搭載できないこと、などの問題点があった(常磐緩行線#複々線化の沿革と問題も参照)。
また、電機子チョッパ制御や回生ブレーキを採用する営団6000系に比べて消費電力が大きく、国鉄は営団車との電力消費量の差額を営団に支払うよう会計検査院から指導を受けていた。このような経緯もあり、営団側からも国鉄に対し、早期のチョッパ制御化を望む申し入れがなされていた。
この問題を解決するため、先に登場していた201系に倣う方向で本形式の基本設計が検討された。しかしながら、勾配区間が多い千代田線内でも乗り入れ協定に基づく高加減速が求められることから、編成重量をより軽量化して主電動機への負担を減じる方策が必要とされた。そのため、201系で採用されていたサイリスタチョッパ制御を本形式でも採用しつつ、201系の鋼製車体に対しアルミ製車体とすることで、主電動機への負担を抑えながら103系1000番台に比べ電動車比率を減少させ、同時に製造費用の削減も達成した。