本系列の11次車で、2005（平成17)年3月1日ダイヤ改正における北部九州地区の在来線輸送力増強に伴い、本系列を増備して415系を大分地区に転出し、475系を淘汰することとなり、2005（平成17)年3月に3編成9両（R1001～R1003編成）が近畿車輛で製造されて、南福岡電車区（後の南福岡車両区）に配置された。　
　GTO素子の製造中止に伴い、VVVFインバータ制御装置が東芝製IGBT素子を使用したPWMコンバータ＋VVVFインバータ制御方式の主変換装置（PC402K）に変更された。これにより、815系、817系と部品の共通化が図られた。MT比率は従来と同じであるが、艤装の問題、誘導障害対策、粘着向上等の理由により電動車を編成中間に組成することになり、新形式としてモハ813形とクハ812形が誕生した。また、引張力不足対策として、M車に主変換装置を2台搭載して、従来の1C1M構成から1C2M構成に変更された。台車は200番代と同様に電動車がDT403K、付随車がTR403Kであるが、主回路の変更に伴い、ブレーキ制御方式は電気指令式遅れ込め制御方式に変更された。パンタグラフは883系などと同様にシングルアーム式のPS401Kに変更された。なお、将来的に4両編成とすることも可能な構造である。
　客室内は300番代に準じており、Tc車に車椅子スペースを設置、側引戸窓と側窓は強化ガラスで、側窓は熱線吸収ガラスとなっており、ブラインドは省略されている。運転台の主幹制御器にはワンハンドル式マスコンが採用された。また、冷房装置はAU408KBとなった。助士席側の編成番号表示は黄色で、他車と区別している。
　2009（平成21）年10月1日からの日豊本線小倉-中津間のワンマン化に伴い、全車ワンマン対応に改造され、R1002・R1003編成については2015（平成27)年3月14日ダイヤ改正時に福北ゆたか線仕様となって直方に転属した。
　R1001編成については2022（令和4）年3月に一部座席撤去、安全確認カメラ取付を行って3000番代に改番された。