JR西は'05.12よりJR京都・神戸線に321系を投入を開始,これにより捻出された201系は大阪環状線に転用する事にした。
転用計画当初は,201系全車が大阪環状線に転用される予定だったが計画変更により大和路線にも配属となり,大阪環状線に201系8両貫通編成と4両＋4両編成の2通りの編成が登場した。4両＋4両編成は後に大和路線用（6両貫通編成）として組成が変更される為,暫定編成となっていた。
'05.12.15（木）より,大阪環状線で201系の運用が開始された。車両は明石品質管理センター（現：網干総合車両所明石支所）から森ノ宮電車区（現：吹田総合車両所森ノ宮支所）に転属（同月13日付）したクハ201-62（Ｃ2・7両）編成にＣ28編成のサハ201-96を組み込んだ8両編成。塗装は検査周期の関係で,ＪＲ京都・神戸線時代のスカイブルー（青色22号）,森ノ宮電車区に'05.12.13(火)付で転属しているが,所属表記は「神ホシ」のままだった。
大阪環状線に初めて配置されたクハ201-62編成（スカイブルー・青色22号）による区間快速奈良行（大阪環状線からの直通）。 '07.5.14(月)新今宮駅にて。
続いて同月19日(月)より,ＪＲ西日本201系初のオレンジバーミリオン（朱色1号)塗装も運用を開始した。車両は4両＋4両編成。
ＪＲ西日本201系初のオレンジバーミリオン（朱色1号）塗装の201系。画像はJR201系初のオレンジバーミリオン（朱色1号）となった車両とは違うが,同じ4両＋4両編成。画像の編成は手前からクハ201-78＋モハ201-172＋モハ200-172＋クハ200-78＋クハ201-68＋モハ201-173＋モハ200-173＋クハ200-68。 '07.5.14(月)大阪駅にて。
その後,オレンジバーミリオン塗装の8両貫通編成,スカイブルー（青色22号）塗装のままの4両＋4両編成も登場した。一部の車両は塗装変更と同時にリニューアル工事を併施のうえ森ノ宮電車区（現：吹田総合車両所森ノ宮支所）に転属。
オレンジバーミリオン（朱色1号）塗装の201系8両貫通編成による大和路線奈良発JR難波行の区間快速運用に入ったクハ201-123編成。 '07.5.14(月)新今宮駅にて。
スカイブルー（青色22号）塗装の4両＋4両編成。森ノ宮電車区に在籍だが所属表記は「神ホシ」のまま。画像の車両は手前からクハ201-122＋モハ201-273＋モハ200-273＋クハ200-122＋クハ201-138＋モハ201-270＋モハ200-270＋クハ200-138。 '06.9.6(水)大阪駅にて。
明石品質管理センター（現：網干総合車両所明石支所）から森ノ宮電車区（現：吹田総合車両所森ノ宮支所）に転属する時,7両編成のままオレンジバーミリオン（朱色1号）に塗装変更・リニューアル工事を行い,後日組成変更が行われた車両もあった。
'06.12より奈良電車区（現：吹田総合車両所奈良支所）に201系が配属となり,4両＋4両編成は徐々に姿を消し,'07.12には全て8両貫通編成に統一された。そして'08.12でスカイブルー（青色22号)はオレンジバーミリオン（朱色1号）に塗装変更され姿を消した。最後までスカイブルー（青色22号）で残ったのは,大阪環状線で初めて営業運行を開始したクハ201-62編成だった。
'13.4.1(月)現在,吹田総合車両所森ノ宮支所には201系8両16編成が在籍。その内2編成はＵＳＪラッピング車となっている。また全編成前面・側面の行き先表示器がLED化されている。
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