1973（昭和48）年春の新東京国際空港（成田空港）の開港に合わせて、空港連絡特急用として1972（昭和47年）より新製された。形式はAirport
Expressの頭文字をとったものである。また、空港特急および当車の愛称として「スカイライナー」と一般公募によりネーミングされた。
これまでの京成電車のイメージを打ち破る斬新なスタイルとクリームとマルーンのツートンカラーが特徴で、客室内はレザー張りの転換クロスシートで、日本車輛製は茶系、東急車輛製は青系と床と座席の色が区別された。前面は非貫通形高運転台で、前照灯と尾灯が一体型のケースに収められ、スカートはステンレスの地肌がむき出しという珍しいものであった。
制御装置は界磁チョッパで、回生ブレーキ付の全電気指令式ブレーキで定速制御付き、運転台はワンハンドルマスコンを採用した。台車はＳ形ミンデンのＦＳ-383・ＦＳ-083、パンタグラフは下枠交差式となった。
4Ｍ2Ｔの6両×5本が1972（昭和47）年に新製された。番号は第1編成がAE-1、2、3、8、9,10というように、将来の10両編成化を考慮した採番方式となった。
空港開港が遅れたことにより、登場後約1年半の間は雨ざらし状態であったが、1973（昭和48年）より暫定的に京成上野−京成成田間の「特急」として運転が開始され、1974（昭和49）年には鉄道友の会よりブルーリボン賞を受賞した。1977・78（昭和52・53）年に2編成12両を追加新製。1978（昭和53）年には空港建設に反対する過激派により、ＡＥ-29が全焼するという事件があり、新製中の鋼体を転用して同年2代目ＡＥ-29を新製した。
1978（昭和53年）に成田空港が開港すると本来の目的である空港連絡特急「スカイライナー」としての役目を担った。
外部塗色は1983年（昭和58年）からアイボリーに青、赤のストライプを入れたものに変更し、さらに1988（昭和63）年から座席を自動回転リクライニングシートに変更している。
後継車AE100形の登場により編成を合わせることになって、1990年（平成2年）に8両編成5本に組み替えた。
その際ＭＭ2両1ユニットを他の編成に組み込んだが、Ｍ1車のパンタグラフは撤去された。Ｔｃ車ＡＥ-31・40は中間電動車化（台車はAE100形に準じたＦＳ-543Ａ）されてＡＥ-64・65となり、ＡＥ-21・30は廃車となった。
後継車両ＡＥ100形の増備により、1993年（平成5年）までに現役を引退。1両（ＡＥ-61）が宗吾車両基地に保存された。
台車や各機器は1993〜95（平成5〜7年）に新製された3400形に流用されている。
旧塗装時代のAE-20他6連
AE-20 車両履歴 昭和47.3新製→平成5.9廃車
1983年--月--日 日暮里-京成上野間にて
