151系・161系特急型電車を出力アップと抑速ブレーキの装備・耐寒耐雪仕様に変更し、1965年に登場しました。
上信越・中央線の特急の運用に充てられ、山岳線区の電車特急化によるスピードアップが達成されました。
また、山陽本線の最大の難所の瀬野-八本松の通称「セノハチ越え」も151系補助機関車の連結なしで越えることができるようになりました。
1970年代には経年劣化による老朽化が目立ち、故障が頻発し、その座を183系に譲っていきました。
また、長野方面の特急も碓氷峠越えは8両編成の制約があるので、12両編成で協調運転が可能な189系に置き換えられていきました。
1982年に上越新幹線が開業すると、全車が営業から退きました。
一部は485系や113系（グリーン車）に改造されましたが、1986年に181系としては全車が廃車となりました。
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