JR東日本中央本線の特急「スーパーあずさ」には、1993（平成5）年から製造されたE351系特急形直流電車が使用されていたが、 老朽化してきたことと、よりサービスの向上が求められていたことから、E351系の置換え用として、2015（平成27）年7月に量産先行車 基本編成9両（S101編成）、付属編成3両（S102編成）の計12両が総合車両製作所横浜事業所で製造され、松本車両センターに配置された。
　E351系はカーブの多い中央本線において曲線通過速度を向上させるため、制御付自然振子式を採用したが、E353系ではJR東日本の 在来線特急車両としては初めて「空気ばね式車体傾斜装置」を採用してE351系の振子式と同等の速度性能を有するものとされた。

編成

　編成は上述のとおり基本編成9両、付属編成3両である。基本編成は東京方から4～12号車、付属編成は1～3号車である。基本編成 は5M4Tでグリーン車位置をE351系に合わせて9号車とし、付属編成は3Mであるが1・3号車の前位台車を付随台車として付属編成全体で2M1T相当とし、 中間車の2号車の制御装置で1・3号車の後位電動台車を制御する。

車体

　車体はE657系のものをベースとしたアルミ合金の中空押し出し型材を用いたダブルスキン構体で、運転台はE259系をベースに した高運転台構造、先頭構体は屋根部とほろふた部を除きFRPで構成され、踏切事故対策のため先頭構体と運転室への出入台部をクラッシャブルゾーンと している。付属編成3号車（クモハE352形0番代）および基本編成4号車（クハE353形0番代）は貫通構造とし、連結・解放作業の容易にするため自動ほろ 装置を装備しており、編成間の旅客の行き来が可能である。貫通構造でない先頭車も貫通構造の編成と同じデザインに見えるように工夫がされている。 車体長はE259系と同様で、先頭車が21,000mm、中間車が20,000mm、側窓はE657系と同様の連続窓である。また、車体傾斜時に車体断面が限界内に収まる ように屋根部に向かって絞った構造とし、最大幅は2,920mmに抑えられている。床面高さはE259系やE657系よりも10mm低い1,130mmとなってホームとの段差が縮小された。
　デザインは、「伝統の継承」と「未来への躍動」を基本コンセプトとし、観光におけるアクティブ感とビジネスユースの機能性の双方に対応している。 エクステリアデザインは「ストリーム」をコンセプトとして、先頭から後方への空気の流れ、スピード感を強調している。 車体塗色は、南アルプスの雪をイメージした「アルパインホワイト」を基本として「あずさ」伝統の「あずさバイオレット」の細帯を側面に配し、 前面は「ストリームブラック」、側窓周りは松本城の青みがかった漆黒をイメージした「キャッスルグレー」となっている。インテリアデザインは、 南アルプスの山々と梓川の「きよらかさ」、ビジネスの「機能性」とレジャーの「高揚感」をコンセプトとし、グリーン車と普通車で対照的な要素を 用いて差別化を図っている。

客室

　客室内の腰掛はグリーン車、普通車ともに2＋2列の回転式リクライニングシートである。
　グリーン車客室は「より上質な寛ぎ感のある暖色のベージュ」としながら黒と赤色を配してモダンさや機能性を表現、腰掛は背もたれ部分に、黒地に赤色を配して 「ハイテク・モダン」と「高揚感」を、座面はグレーを配して「機能感」を表現している。また、天井部と床面には沿線の特産である「ぶどう」を連想させる赤色を線路方向に ライン状に配している。
　普通車は「活動的で明るい寒色」のライトグレーを基調とし、腰掛は背もたれ部分にブルー系をベースにして「みなも」のパターン模様として 南アルプスの山々と梓川の清らかな「水面のきらめき」を表現、配色はグリーン車とは対照的に枕木方向に分割して空間的な広がりを意識させるものとなっている。
　グリーン車、普通車とも腰掛背面にはパソコン等が利用できる大型のテーブルを設置、グリーン車のものは前後にスライド可能となっているほか、すべての 腰掛に可動式マクラと電源コンセントが設置されている。なお、グリーン車腰掛のみフットレスト付となっている。
　客室の照明はJR東日本の特急用車両初のLEDによる間接照明である。客室内仕切戸上部には2段式フルカラーLEDの案内表示器が設置されている。
　便・洗面所は2両に1ヵ所以上の割合で設置され、付属編成2号車と基本編成9号車（グリーン車）では車椅子対応の大型便所となっている。

走行機器

　主回路システムは、IGBT素子を使用したVVVFインバータ制御装置（三菱電機製）で、1M方式の7号車モハE353形2000番代のみ1台で主電動機4台（1群）を 制御するSC109、その他のM車（2・5・10号車）には1台で主電動機8台（2群）を制御するSC108が搭載されている。主電動機はMT75Bである。また、 補助電源装置はIGBT素子を使用した静止型インバータ（SIV）で、基本編成には編成中にSC110を3台を搭載して1台が故障した場合にも基本編成全体の 負荷を補うことを可能とし、付属編成は編成中に1台搭載となるため冗長性を考慮した二重系のSC89Bが搭載されている。

台車およびその他の機器

　台車はE259系、E657系のものをベースとしたボルスタレス台車で、電動台車がDT81（動揺防止制御装置取付用）、DT81A（一般用）、DT82（アンチローリング 装置取付用、量産車ではDT82A）、付随台車がTR265（動揺防止制御装置取付用・先頭台車）、TR265A（動揺防止制御装置取付用・中間台車）、TR265B（一般用・中間台車） と区別されている。軸箱支持方式は軸はり式である。軸箱体の先端にはね乗り心地向上のため軸ダンパが取り付けられている。軸ばねは電動台車がEYばね、 付随台車がEZばねとなっている。　
　乗り心地向上のために、走行時に動揺が比較的大きくなる車両とグリーン車（1・4・9・12号車）にはフルアクティブ制御動揺防止制御装置が取付けられたほか、 各車両には車体間ダンパが装備されている。また、3号車は動揺防止制御装置の取付準備工事が施工されている。
　空気ばね式車体傾斜装置は、曲線通過時に各曲線の半径や走行速度からの傾斜角度の目標値を算出し、空気ばねの高さを制御しながら圧縮空気を給排気して 車体を内側に傾けるもので、超過遠心力を抑制して乗り心地を損なわないようにしている。パンタグラフ付きの車両には、車体傾斜時のパンタグラフの過剰な 変位を抑制するため、台車の車体支持装置にアンチローリング装置が搭載されている。また、車体傾斜装置搭載に伴う空気消費量増大に対応するため、 スクリュー式電動空気圧縮機（CP）は、基本編成9号車（グリーン車）と付属編成2号車を除く各号車に搭載されている。（量産車と合わせるため、後に9号車にも搭載）
　ブレーキ方式は、回生・発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキである。
　パンタグラフはE257系のPS36を基本として集電可能範囲を広くしたシングルアーム式のPS39で、7・10号車に1基、2・5号車に予備パンタグラフを含めて各2基搭載しており、 折りたたみ高さは3,950mmとして中央線の狭小トンネルに対応する。床下機器については、車体傾斜に必要な機器の増加により、TIMS箱、ブレーキ制御装置、供給空気ダメなどに ついても床上設置としている。

概況

　量産先行車は2015（平成27）年8月より各種走行試験などを開始、2017（平成29）年から量産車が製造され、同年10月から順次出場した。
　量産車はフルアクティブ制御動揺防止制御装置が全車両に取付けられ、車体間ダンパが廃止された。また、荷物置場が1・3・5・7・9・10・12号車に設置されたほか、 サロE353形にもCPが搭載された。
　量産車の登場に伴って、2017（平成29）年12月23日から本系列の営業運転が開始されることになり、「スーパーあずさ」8往復中4往復がE351系から置き換えられた。 量産先行車については、量産化改造を施工して営業運転に投入された。量産化改造の内容はフルアクティブ制御動揺防止制御装置の全車両への取付、車体間ダンパの撤去、 荷物置場の1・3・5・7・9・10・12号車への設置、サロE353形のCP取付などである。この結果、荷物置場を設置した車両の一部については、窓配置が量産車と異なることになった。
　2018（平成30）年3月17日ダイヤ改正で「スーパーあずさ」はすべて本系列で運転されることになり、E351系は定期運用を終了した。
　引き続き本系列の増備が進められ、2018（平成30）年7月1日からは「あずさ」10往復のうち3往復、「かいじ」12往復のうち9往復がE257系から置き換えられた。
　2019（平成31）年に入ってからも増備は続き、同年3月16日ダイヤ改正で、JR東日本の中央本線系統の定期特急列車はすべて本系列に置き換えられた。同時に「スーパーあずさ」の名称は 消滅して、「あずさ」、「かいじ」となった。そして、新たに本系列を使用した特急として、富士急行線へ直通する「富士回遊」、「中央ライナー・青梅ライナー」に代わる「はちおうじ」「おうめ」も登場した。 また、本系列を使用する特急は全席指定席化された。