クモハ１２１－１～（クモハ１２１－７）
高松方に位置するパンタグラフ付き制御電動車です。１Ｍ方式であるため、走行に必要とされる機器を全て搭載しており、１両でも動くことが出来ます。パンタグラフは当初、廃車発生品のＰＳ１６形が使用されていましたが、平成４年に予讃線観音寺～新居浜駅間電化開業により、狭小トンネルに対応したＳ－ＰＳ５８形パンタグラフに換装しています。補助電源に使用されるＭＧもサシ４８１形式からなどのリサイクル品でしたが、平成１０年以降は９０k
vAのＳＩＶ装置に換装されています。
クハ１２０－１～（クハ１２０－２）
琴平、新居浜方に位置する制御車です。クモハ１２１形式とは対照的に床下機器はほとんどありません。
クハ１２０－１８・１９（クハ１２０－１８）
補助電源装置である電動発電機（ＭＧ）は当初、サシ４８１形式食堂車などの廃車発生品で賄われていましたが、平成１０年より静止型インバータ（ＳＩＶ）に換装される事となりました。この１８番及び１９番は１１１系で使用されていたＳＩＶ装置（Ｓ－ＳＩＶ９０形）を搭載していました。
７２００系
１２１系は登場から３０年ほどが経過し、車内外共に大幅なリニューアル工事を施工する事になりました。この工事により、７２００系という新しい系列にする事になりました。
車体の主だった変更は高松方のクモハ１２１形式は７２００形式、琴平・松山方のクハ１２０形式は７３００形式に変更。合わせて、車体カラーの変更やロゴマークの追加。車外スピーカーの設置、ベンチレーター撤去などが行われました。
最も大きい変更は制御方式などで、抵抗制御方式からＩＧＢＴ素子を用いたＶＶＶＦインバーター制御方式に変更しました。この変更に伴い、主電動機も直流直巻電動機からかご型三相誘導電動機（Ｓ－ＭＴ６４形（１４０ｋｗ））に変更されています。この他、電動空気圧縮機、補助電源装置も更新されています。ブレーキ方式は従来通り、電気指令式空気ブレーキ方式となっています。この様な大幅な変更を行ったため、運転最高速度は１１０km/hと向上しています。しかし、運転最高速度の向上にもう一つ大事なものがあります。
それが台車です。１２１系では廃車発生品の中古台車でしたが、空気ばね式の軽量ボルスタレス台車に変更しました。この台車は川崎重工業が開発したCFRP（炭素繊維強化プラスチック：carbon fiber reinforced plastic）台車「efWING」というもので、電動車はS-DT67ef形、不随車はS-TR６７ef形という形式名がつけられています。この台車を採用した事により、走行安定性の向上、大幅な軽量化が図られています。
客室はクロスシートの一部をロングシート化し、千鳥配置に変更。ロングシートはバケットタイプとしています。客室窓も内折れ式へ変更しています。このほか、ワンマン運転対応の機器が搭載され、ワンマン運転にも対応できるようになりました。
平成２８年より実施され、平成３１年に１２１系は全て７２００系に変更し、系列消滅しています。
７２０１～（７２０８）
クモハ１２１形式を更新したもので、ＶＶＶＦインバーター制御装置、補助電源装置を搭載しています。
７３０１～（７３０８）
クハ１２０形式を更新したもので、電動空気圧縮機を床下に搭載しています。
