401・403系
401系は交流50Hz用で、1961（昭和36）年6月1日の常磐線取手-勝田間の電化開業に伴い、1960（昭和35）年から新製された。混雑緩和のため、両開き3扉セミクロスシートとし、車体は153系急行形直流電車のように最大幅2,900mmとして裾を絞った形状としている。これは新性能近郊形電車の標準スタイルとして、111・113系などその後の車両にも継承されている。
電動車はモハ401（Ｍ）・モハ400（Ｍ'）の2形式、制御車はクハ401（Ｔc）の3形式が用意された。主電動機はＭＴ46Ｂとし、台車はＤＴ21Ｂ・ＴＲ64としている。Ｍ車には主制御器・主抵抗器などの直流機器が、Ｍ'車には主変圧器・主整流器などの交流機器とパンタグラフが搭載されている。Ｔｃ車の運転台はクハ153形と同様に、当初は低運転台であったが、クハ401-23から高運転台に変更されている。
1966（昭和41）年まで増備が続き、以後は主電動機出力を増強した403系に増備が引き継がれた。
モハ400・401形については冷房改造された車両はなく、1991（平成3）年までに全車廃車となって形式消滅した。
403系は401系の主電動機ＭＴ46Ｂ（100kw）からＭＴ54（120kW）に出力増強したもので、1966〜68（昭和41〜43）年に新製された。制御車は401系と同様にクハ401形となっている。
塗装は塗装は赤13号をベースにクリーム1号の帯を巻き、60Hz用との識別のためクハ401の前面窓上部にクリーム色の細帯を巻いていた。（後に廃止） その後、1984（昭和59）年から順次クリーム色10号に青20号の帯に改められた。
401・403系の形式間改造や他系列からの改造車は事例が少なく、モハ402-1の事故廃車により保留車となっていたモハ403-1を主電動機取替の上で401系に編入してモハ401形の初期車と差し替えてモハ401-26とした例と、115系のクハ115-612（旧サハ115-2）をクハ401-901（→クハ401-101に改番）に改造した例のみである。
403系は一部の車両が国鉄時代にＡＵ75Ｂによる冷房改造が施工され、ＪＲ東日本に承継されてからは分散形のＡＵ712（モハ402を除く）による冷房改造も施工された。
401系先行試作車が宇都宮→松戸→勝田と移動したほかは、401・403系とも新製以来全車勝田に配置されて常磐線で活躍してきたが、2006年4月1日現在では403系が23両残っているのみであり、それらもＥ531系の増備により姿を消す予定である。
旧塗装時代の403系冷房改造車
1982年11月--日 上野駅にて
421・423系
421系は交流60Hz用で、1961（昭和36）年6月1日の鹿児島本線門司港-久留米間の電化開業に伴って1960（昭和35）年から新製された。
車体は401系と同様で、制御車についてはクハ421-17から高運転台となった。塗装は赤13号をベースにクリーム2号の帯を巻き、401系との区別のため車体側面裾部に巻いていた。（後に廃止） 後に塗装はクリーム10号に青23号に改められた。
モハ420・421、クハ421の4形式のほか、421系にはサヤ420形という異色の形式が存在した。これは直流の「こだま形」151系が交流区間の九州乗り入れを行うに際して1964（昭和39）年に新製された電源車で、当初からモハ420形への改造を前提としており、151系の乗入れ終了に合わせて1965・66（昭和40・41）年にモハ420形に改造された。
421・423系とも南福岡、大分などに配置され、鹿児島本線、日豊本線はもとより関門トンネルを通って下関から宇部・小郡方面にも顔を出すなど活躍した。
421系は一部がＪＲ九州に承継されたが、1996（平成8）年までに全車廃車となり、消滅した。
423系は403系と同様に主電動機を増強したグループで、1965〜68（昭和40〜43）年に新製された。
423系はＪＲ九州に全車承継されたが、2001（平成13）年までに全車廃車となり、ＪＲ九州の国鉄型近郊形電車は415系のみとなった。
