在来線直通のミニ新幹線車両として開発され、山形新幹線「つばさ」用の増備車両として新庄延伸開業時の1999年に1000番台がデビューしました。
また、2008年には400系の置換え車両として2000番台が登場しました。
車体幅が在来線の幅で小さいために、新幹線の各駅でホームとの間に隙間ができるので、ドアの部分には延長ステップが装備されています。
東京寄りの先頭車には分割・併合装置が装備され、200系・E2系・E4系・E5系との連結が可能になっています。
1999年に1000番台7両3編成が製造され、2008年には2000番台7両12編成が製造されました。
最高速度は在来線で130km/h、新幹線内は1000番台では240km/h、2000番台では275km/hとなっています。
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