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・勝田車両センター
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常磐線の特急「ひたち」で使われていた485系電車の置き換え用として、1988年（昭和63年）～1990年（平成2年）に88両、1992年（平成4年）に11両がいずれも川崎重工業で製造。1989年（平成元年）３月11日のダイヤ改正から営業運転開始。
基本７両編成（MT比4M3T）と付属４両編成（MT比2M2T）が各９本の計99両が、勝田車両センターに配置されている。
大きな特徴はスピードアップで、滑走検知装置の搭載で130km/hからの制動距離を規定の600m以内に抑えることにより、在来線特急列車としては初めて最高速度130km/hでの営業運転を実現した。130km/h運転区間は上野～日立間である。130km/h対応の特急型電車としては、九州旅客鉄道（JR九州）の783系電車が先に登場していたが、同系が130km/h運転を開始したのは、1990年からである。
後部標識灯を兼ねたLED表示式のヘッドサインや、間接照明・各座席への読書灯の採用など、外装・内装にも工夫が凝らされ、このあと次々と登場する自由なデザインの車両のさきがけとなり、白色を基調とした外装から、登場時には「タキシードボディ」という愛称が与えられた。塗色は、「サンドグレイ」と「オリーブグリーン」と「ミルキーホワイト」である。車内自動放送装置は搭載されていない。車内放送チャイムは、当初は国鉄形電車と同様の鉄道唱歌オルゴールだったが、1998年頃に現行の電子音チャイムに交換された。
台車は、211系電車で実績のあるボルスタレス式DT50系列を基本としているが、高速性能向上のため、ヨーダンパ追設等のマイナーチェンジを図ったDT56形・TR241形を装着する。また運転台には、JR東日本の在来線電車では初めてブラウン管式のモニタ装置（MON）が設置された。これは現行のTIMSに繋がる技術。
交流直流両用電車であるが、交流は50Hz区間のみの対応である。集電装置は交流直流両用のPS26形パンタグラフである。仙台まで運用されるため耐寒構造ではあるものの、降雪量が少ない地域であることから耐雪構造ではなく、常磐線での使用に特化した車両となっている。主回路制御には界磁添加励磁制御を採用し、省力化・省エネルギー化を図っている。直流側のシステムは211系電車と同様であるが、交流側のシステムでも電力回生ブレーキを可能とし、交流直流両用車としては日本初の回生ブレーキ装備車となっている。主電動機はMT61形、歯車比は783系電車と同一の3.95である。その後登場した交流直流両用電車はVVVFインバータ制御に移行したため、界磁添加励磁制御の採用例は本系列が唯一。
車内照明の供給電源は、従来系列と同様に電動発電機 (MG) からであり、このためにデッドセクション通過時は、直流電源、電源供給が絶たれた際に蓄電池により点灯する予備灯兼用の照明を除いて消灯する。なお、交直切り替えは運転士のスイッチ操作で行われる。
登場時から常磐線の特急「スーパーひたち」にのみ使用されていたが、2002年（平成14年）12月のダイヤ改正から、勝田始発・終着の「スーパーひたち」は「フレッシュひたち」とされた。それまで「フレッシュひたち」専用であったE653系と異なり、普通車は、ドアが各車両2か所で乗降がスムーズに行えるためか、その後E653系から651系へ「フレッシュひたち」の運用を替えた列車や、夜間の上野～土浦間の「フレッシュひたち」といった通勤特急列車にも使われる。本系列を運用する列車はグリーン車を連結するため、時刻表上でも容易に判別できる。
2000年（平成12年）より、座席の改造やAVサービスユニットの撤去、間接照明から直接照明への変更、荷棚の改造（ハットラック式から開放式へ）、アームレスト革部分のカット、バックシェルからモケット張りへの変更、ヘッドレストのカットなど内装面を中心とする更新工事が施工されたが、外観については、雨樋の追設や衛星アンテナの撤去、連結器カバー装着以外に目立った変更はない。
2007年（平成19年）3月18日より、全車両禁煙。2010年12月、JR東日本はE657系車両を2012年春に導入し、同年秋に651系を全て置き換える計画を明らかにした。現時点で、常磐線での運用を離れた後の処遇については不明であるが、他線区の臨時列車への転用が示唆されている。
（「Wikipedia」より一部改訂）
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