オイルショック以降、省エネルギー化がより一層推進され、各私鉄においてはチョッパ制御車が続々と新製されていたが、国鉄ではやや遅れて1979（昭和54）年に103系に代わる通勤形直流電車として電機子チョッパ制御を採用した201系10両がが中央快速線用に試作された。
車体は103系103系を基本としながらも前面窓は非対称となり、窓周りを黒のジンカート処理としている。窓周りを黒色とするデザインは“ブラックフェイス”と呼ばれて以後の鉄道車両にも多く採用された。
客室内はラインフロー式冷房装置や、座席モケットに暖色系を採用し、、経済性を重視した103系とは大きく異なるものとなった。台車も通勤形では301系以来となる空気バネ台車を採用して乗り心地の向上を図っている 。
制御方式は電機子サイリスタチョッパ連続制御、回生ブレーキ付で、省エネルギー化が図られた。
試作車は8Ｍ2Ｔであったが、1981（昭和56）年から新製された量産車は6Ｍ4Ｔとなり、試作車も1983（昭和58）年に量産化改造された。
中央快速線に続いて1982（昭和57）年からは中央・総武緩行線、関西地区の東海道・山陽本線にも投入され、1983（昭和58）年からは側窓の変更などコストダウン化した「軽装車」に増備が移行された。中央快速線では1985（昭和60）年までに201系化が完了している。
201系は1985（昭和60）年まで増備が続いたが、以後の通勤形の新製はステンレス車体の205系に移行した。
なお、201系のパンタグラフはＰＳ21形であったが、ＰＳ918形パンタグラフを用いた中央東線山線区間への乗り入れ試験を経て、武蔵小金井所属車の一部がパンタグラフ折りたたみ高さの低いＰＳ24形に換装されて1986（昭和61）年より高尾以西に乗り入れて大月までの直通運転が開始された。
中央・総武緩行線には、一時期投入された205系に続いて209系500番代が投入され、さらに209系950番代（後のＥ231系900番代）、Ｅ231系と新形式車が投入されるのに伴って201系は2000（平成12）年以降京葉線や青梅・五日市線に転用されていった。こうして首都圏でも京葉線で青22号の塗装が見られるようになった。試作車も中央・総武緩行線から京葉線に転じた。
中央快速線では冬期の着雪によるパンタ降下対策として、ＰＳ21形をシングルアーム式のＰＳ35Ｃに取り替える工事が行われた。
2001（平成13）年には豊田所属の4両編成1本が展望形電車「四季彩」へ改造され、青梅線を中心に運用されている。
ＪＲ西日本に承継された車両は、後に体質改善工事が推進され、通風器の撤去、張上げタイプ屋根化、側面窓の変更、戸袋窓撤去など外観が大幅に変わった。
永らく中央快速線の主力として活躍してきた201系であるが、2006（平成18）年より後継形式のＥ233系への置換が決定、ＪＲ東日本では「四季彩」と京葉線が最後の活躍の場となりそうである。
一方、関西地区では201系の運用区間も湖西線や福知山線などにも拡大されていったが。321系の新製により、2005（平成17）年より大阪環状線への転用が始まり、関西地区の201系で初めて朱色1号の塗装が見られるようになった。
桜の名所東中野付近を行く中央線の201系
2005年4月8日 東中野-中野間にて
