仙台車両センター
磐越西線では原則としてワンマン運転対応に改造された編成(P-10 - P-18編成)を使用する。 500番台は2007年3月18日に開業した仙台空港鉄道仙台空港アクセス線直通用。同線開業により営業運転を開始した。この500番台と仙台空港鉄道のSAT721系は共通運用される。 1000番台は2016年11月30日より東北本線、翌月の同年12月からは常磐線、仙山線で運用を開始。2016年10月から2017年3月までに19本が投入された。 0番台のP-1編成とP-19編成は2011年3月11日、常磐線の普通列車(仙台発原ノ町行244M)にて運用中、新地駅に停車していた際に発生した東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)による大津波で大破。同年4月14日から16日にかけ現地にて解体作業が行われた。車両の廃車日は2011年3月12日。 0番台のP-5編成は、2020年3月のダイヤ改正によって輸送力強化が図られた仙台空港アクセス線の車両捻出のため、500番台P-505編成に改造された。車両の改造日は2020年4月30日。 2020年3月14日ダイヤ改正で、磐越西線で使用されている0番台(P-12編成)は一部指定席車両に改造され、快速「あいづ」の運行が開始された。
SAT721系(2両編成3本 6両・SA-101 - SA-103編成・仙台空港鉄道受託車)
仙台空港鉄道所有のSAT721系も、車両管理業務委託の為、当車両センターに籍を置く。 運用はE721系500番台と共通である。