JR東日本701系電車
0・100番台(N編成) 羽越本線(鶴岡 - 酒田 - 秋田間) 奥羽本線(新庄 - 青森間) 津軽線(青森 - 蟹田間) 山形新幹線新庄開業までは奥羽本線の山形 - 新庄間でも運用されていた。また、東北新幹線新青森開業までは東北本線の青森 - 八戸間でも運用されていた。
5000番台(N5000番台編成) 田沢湖線(全線) 奥羽本線の大曲 - 秋田間は出入庫回送のみで営業列車は設定されていないが、臨時快速「花火」では客扱いをする。
0・100番台 いわて銀河鉄道線(全線) 青い森鉄道線(目時 - 八戸間) 東北本線(盛岡 - 北上間) かつては青い森鉄道線の八戸 - 三沢間でも運用された。
ブレーキ装置は発電ブレーキまたは回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを全車に標準装備する。当初の車両は電気ブレーキとして抑速および発電ブレーキを装備し、屋根上に抑速・発電ブレーキ用の抵抗器を装備していたが、1997年(平成9年)以降製造の1500・5500番台は電気ブレーキが抑速とともに回生ブレーキに変更され、屋根上の抵抗器は装備してない。全車とも遅れ込め制御はなく、耐雪ブレーキ・直通予備ブレーキを併設する。秋田・仙台地区の一部車両は更新工事により、1500・5500番台と同じ回生ブレーキ併用空気ブレーキ装置へ変更したため、使用されていた屋根上の抵抗器が撤去され、1500・5500番台と屋根上はパンタグラフを除き同じ構成となった。
台車は209系で採用された軸梁式軽量ボルスタレス台車を基本に、床面高さを下げる(ステップとの段差を抑える)ため台車枠中心を下げた構造としたDT61A(電動車)と TR246A(付随車)を装備する。標準軌区間用の車両では台車枠を標準軌対応とし、台車枠中心を標準の高さに戻したDT63(電動車)、TR248・TR252(付随車)を用いる。
保安装置はATS-P(標準軌区間、一部在来線区間)、ATS-Ps(在来線区間)、列車無線・防護無線の他、緊急列車防護装置 (TE) を設け、ワンマン対応車にはEB装置を設置する。