０番代（初期車）
　昭和４６年に登場したグループです。車体は４０３系の最終増備車に準じたもので非冷房で登場しました。４両編成（クハ４１１－３００＋モハ４１４＋モハ４１５＋クハ４１１－３００）３本が登場しました。クハ４１１形式が３００番代の区分から始まっているのは、４０１系及び４０３系を４１１系に、４２１系及び４２３系を４１３系にそれぞれ変更し、制御車をクハ４１１形式に統一し、クハ４０１形式をクハ４１１形式０番代、クハ４２１形式をクハ４１１形式１００番代に改番する計画があったためです。（実現はしませんでした。）
　この初期車グループは制御車の制御回路引通し線を両渡り構造とし、奇数、偶数どちらの向きでも使用できる構造としているほか、モハ４１５形式に搭載される電動発電機の出力は従来通り２０ｋｖＡとしつつも、出力を三相交流４４０Ｖに変更しています。
　全車輛がＪＲ東日本に継承されましたが、現在は廃番代となっています。

クハ４１１－３０１～３０６（クハ４１１－３０５）

４１５系では初期の制御車です。クハ４０１形式とほぼ同じ構造で、運転台も狭いタイプです。当初は非冷房で、運転台上部にのみ箱型の通風器が乗っていました。後に冷房化改造を行った際に撤去され、押込み型に変更しています。

モハ４１４－１～３（モハ４１４－１）

主変圧器、主整流器など交流機器を搭載するパンタグラフ付き中間電動車です。モハ４０３形式最終増備車とほぼ同じ外観、車内になっています。

０番代（後期車）
　別名０’（ゼロダッシュ）と呼ばれるグループで、初期車のマイナーチェンジを行ったものです。同じ近郊形電車の１１３系や１１５系に見られる改良が施されたものです。
　性能面などでは、モハ４１５形式に搭載されていた２０ｋｖＡのＭＧを廃止し、冷房装置の電源も兼ねた出力１６０ｋｖＡの大型ＭＧをクハ４１１形式偶数番号車に搭載。冷房装置はこのグループから標準装備となりました。この冷房装置の引通し線の関係で片渡り構造になり、奇数向き、偶数向きと連結する向きが決められました。
　公害対策として主変圧器に使用される絶縁油（冷却油）をＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）油からシリコン油に変更しています。防火対策も施され、床材の難燃化、配管のダクト化が行われました。
　接客設備では、先程の冷房化の他に隙間風防止対策としてユニットサッシ窓化になったほか、扇風機の廃止、応荷重装置の搭載が行われています。この他、運転台の拡大、ユニット化、踏切事故対策で前面構造強化が施されています。
　ＪＲ東日本とＪＲ九州に所属していましたが、現在は全車廃車となっており、廃番代となっています。

クハ４１１－３０７～３３９（クハ４１１－３２３）

運転台は拡大され、運転士側に小窓が追加、客室窓もユニットサッシ窓になったグループです。１両だけ余分にありますが、これは踏切事故で廃車になった４２１系の代替えで新製されたもので、唯一非冷房で登場したものです。床下には電動空気圧縮機が搭載されており、偶数番号の車輛には電動発電機（ＭＧ）も搭載されています。

モハ４１４－４～１９（モハ４１４－８）

モハ４１４－１～のマイナーチェンジ車で、ユニットサッシ窓になった点が特徴の一つにあります。

１００番代
　昭和５３年に登場したグループです。近郊形電車の座席は昭和３５年当時の体格を基準にしたもので、日本人の体格が大きくなるにつれて、座席は窮屈なものになってきました。特に４人掛けクロスシートは評判が悪く、改良が行われる事になりました。１１３系や１１５系などで行われたシートピッチ改善車が当系列でも行われ、１００番代が登場します。座席幅や間隔を従来の急行形車輛並みに拡大しており、同時期に登場した１１３系２０００番代と基本は同じとなっています。
　この番代では奇数向きと偶数向きの制御車がそれぞれ製作され、トイレの数を集約するため、奇数向きの制御車にはトイレは設置されていません。また、荷棚や座席卦込み板のステンレス化、床下機器では電磁弁やブレーキ装置のユニット化などメンテナンス面での改良も施されています。

クハ４１１－１０１～（クハ４１１－１１６）

奇数向きの制御車です。セミクロスシートが配されているのみで、トイレはありません。床下には電動空気圧縮機が搭載されています。ＪＲ九州に所属する車輛のみ活躍しています。

クハ４１１－２０１～（クハ４１１－２２６）

偶数向きの制御車です。車内にはトイレが設置されています。電動空気圧縮機、電動発電機を床下に搭載しています。写真はＪＲ九州に所属する車輛で、更新工事を受けた車輛の例です。ベンチレーターの撤去、客室窓の固定窓化などが変更されています。

モハ４１４－１０１～１２６（モハ４１４－１１６）

モハ４１５－１０１～とユニットを組むパンタグラフ付き中間電動車です。シートピッチが改善されたのに伴い、窓割りも変更されています。搭載される機器は０番代と同じです。

モハ４１４－１２７・１２８（モハ４１４－１２７）

本番代の最終増備車で、屋根上のベンチレーターがＦＲＰ製の箱型に変更されています。

モハ４１５－１０１～１２６（モハ４１５－１０１）

モハ４１４－１０１～とユニットを組む中間電動車です。搭載される機器は０番代と同じです。こちらもシートピッチが改善され、０番代とは窓割りが異なっています。

モハ４１５－１２７・１２８（モハ４１５－１２７）

最終増備車の２両は屋根上ベンチレーターがＦＲＰ製の箱型のものとなり、外観が少し異なります。

５００番代
　沿線人口の増加に伴い、常磐線中距離電車の混雑緩和を図るため昭和５７年に登場したグループです。近郊形電車では初めてのオールロングシート（トイレ対面部のみクロスシート）の車輛です。１００番代のロングシート仕様といった趣で、定員は２０％増加しています。車内は当時増備されていた２０１系に準じたもので、クリーム色の化粧板にロームブラウンの暖色系を使った座席が配されています。窓割りは１００番代と同じです。
　この番代での変更点は経年劣化対策として屋根材を絶縁布からポリウレタン系樹脂の塗り屋根に変更、外板の裾部にステンレスを使用。通風器をＦＲＰ製の箱型のものに変更しています。
　搭載されている機器類などは１００番代と同一ですが、ロングシート化による定員増、つまり荷重の増加に対応するため、台車の改良、バランスを取るため一部機器の移設などが行われました。
　塗装は近郊形交直両用電車の標準色であるローズピンク（赤１３号）と先頭車前面にクリーム１号の警戒色を使用してきましたが、５１３番以降は常磐線色とも言われるクリーム色（クリーム１０号）をベースに青２０号の帯を巻いた新塗装色になって登場しています。

クハ４１１－５０１～（クハ４１１－５０３）

奇数向きの制御車です。オールロングシートの車内で、床下には電動空気圧縮機を搭載しています。常磐線用でしたが、一部はＪＲ九州に転属して活躍しています。

クハ４１１－６０１～（クハ４１１－６２４）

偶数向きの制御車です。座席の他にトイレが設置されており、この対面はクロスシートとなっています。床下には電動空気圧縮機、電動発電機（ＭＧ）を搭載しています。

モハ４１４－５０１～（モハ４１４－５２２）

本番代のパンタグラフ付き中間電動車です。モハ４１５－５０１～とユニットを組みます。機器類や窓割りは１００番代と同じです。

モハ４１５－５０１～（モハ４１５－５０９）

本番代の中間電動車です。モハ４１４－５０１～とユニットを組みます。重量バランスを保つため、モハ４１４形式に搭載される蓄電池が搭載されています。

７００番代
　常磐線混雑緩和、昭和６０年に開催されたつくば科学万博（エキスポ’８５）の観客輸送に対応するため、基本４両編成の一部を７両編成にし、１５両編成に輸送力増強を図る事になり、昭和５９年に登場したグループです。
　５００番代の車体構造、機器類関係をベースに設計されており、車内はセミクロスシートとなっています。細やかな違いではモハ４１５－５０１～に搭載されていた蓄電池はモハ４１４形式に戻しています。車内は平天井に変更しています。この他、７両編成化によりサハ４１１－７０１～が登場しました。
塗装は万博に合わせて変更される事となり、従来のローズピンク（赤１３号）とクリーム１号の近郊形電車交直両用電車の標準色（あずき色とも言われる。）からクリーム１０号地に青２０号の帯を巻いた明るいものに変更する事になりました。
　当初は中間電動車、中間不随車のグループでしたが、後に不随車の先頭車化改造によって先頭車が登場しています。平成２０年まで活躍。廃番代になったほか、サハ４１１形式は廃形式となっています。

クハ４１１－７０１（クハ４１１－７０１）

平成元年に登場した車輛で、７００番代では初の制御車です。中間不随車であるサハ４１１－７０７に運転台を設置した先頭車化改造車で、奇数向きの制御車です。セミクロスシートの車内で、床下には電動空気圧縮機を搭載しています。

モハ４１４－７０１～（モハ４１４－７０７）

モハ４１５－７０１～とユニットを組むパンタグラフ付き中間電動車です。車端部はロングシートのセミクロスシート、床下機器は５００番代に準じたものを搭載しています。

モハ４１５－７０１～（モハ４１５－７１９）

モハ４１４－７０１～とユニットを組む中間電動車です。外観は５００番代とほぼ同じで区別がつきにくい。

サハ４１１－７０１～（サハ４１１－７０３）

７両編成に組み込まれる中間不随車です。０番代と同じく、床下には電動空気圧縮機、電動発電機を搭載しています。車内はセミクロスシートで、トイレはありません。

１５００番代
　在来の老朽化した車輛を置き換えるために昭和６１年に登場したグループです。軽量で省エネルギー化が図れる軽量ステンレス車体を採用しているのが最大の特徴です。台車もボルスタレス台車であるＤＴ５０Ｃ形式動力台車、ＴＲ２３５Ｃ形式不随台車に変更しています。番代区分が１５００番代になったのには理由があり、車内はオールロングシートを採用（トイレ対面部、１７００番代、クハ４１５－１９０１は除く。）した事。つまり、５００番代のモデルチェンジに当たる事から１５００番代となったそうです。
　機器類は５００番代に準じたものですが、電動発電機（ＭＧ）はブラシレス化し、出力を１９０ｋｖＡに向上させたほか、電動空気圧縮機の電動機を三相誘導電動機に変更し、三相交流による駆動方式に変更しました。また、容量もアップしており、１０００リットルから２０００リットルに変更しています。
　国鉄時代はＴｃ＋Ｍ＋Ｍ’＋Ｔｃ’の４両編成でしたが、ＪＲ東日本になってから試作車やそれらに関係する車輛が登場しています。

クハ４１１－１５０１～（クハ４１１－１５０６）

奇数向きの制御車で、車体は２１１系２０００番代に準じたもので、車内はロングシートのみです。機器類は台車を除いて、５００番代に準じたものとなっています。

クハ４１１－１６０１～（クハ４１１－１６０７）

偶数向きの制御車です。車内はロングシート、トイレの設備があり、対面部はクロスシートとなっています。電動空気圧縮機、電動発電機を搭載しています。

クハ４１５－１９０１（クハ４１５－１９０１）

混雑緩和と着席サービス向上を目的に平成３年に登場した２階建て試作車です。奇数向きの制御車で、２階部分は２＋３列、１階部分は２＋２列の固定式クロスシート、平屋部分はセミクロスシートとなっています。乗降時間がかかってしまうのが難点で、混雑時間帯を避けた運用が組まれていました。結果、増備は行われず平成１８年に廃車となっています。この時に得られたデーターは２１５系の設計に活かされました。

モハ４１４－１５０１～（モハ４１４－１５３４）

本番代のパンタグラフ付き中間電動車です。２１１系２０００番代をベースとした設計で、ロングシートの車内となっています。交流機器は５００番代に準じたものとなっています。

モハ４１５－１５０１～（モハ４１５－１５３２）

モハ４１４－１５０１～とユニットを組む直流機器を搭載した中間電動車です。

サハ４１１－１６０１（サハ４１１－１６０１）

クハ４１５－１９０１の投入により、変則的になる８両編成を組みために登場した車輛で平成３年に登場しました。先に登場したサハ４１１－１７０１と同じく、電動空気圧縮機、電動発電機を搭載しています。座席がロングシートである事から、番代区分が行われています。平成１９年に廃車となっています。

８００番代
　北陸金沢の近くにある七尾線。平成３年に大阪、名古屋方面からの特急列車の直通運転によるスピードアップ、普通列車の電車化を行うべく電化開業される事になりました。七尾線は地方交通路線である事から、駅の跨線橋など車輛の屋根と橋の間隔が狭く、交流電化を行うと大規模な改良工事が必要（※）である事から、工事費用が安価、建築限界が小さくて済む直流電化が選ばれました。しかし、北陸本線金沢～津幡間は交流電化であり、直通運転を行うために普通列車用には交直両用電車が必要となりました。
※架線に流れる電気はある程度近づくと、触れなくとも電気が流れる性質があります。難しい言葉では空気絶縁の破壊が起こるというもので、直流１５００Ｖでは１．２ｍ、交流２００００Ｖ・２５０００Ｖでは２．０ｍ以内で空気絶縁が破壊され、電気が流れます。（感電事故）つまり、この範囲には何もあってはならないのです。交流電化を行う際は２．０ｍ以内に何もないようにしなければならず、七尾線の場合では橋をかさ上げしたり、線路を低くするなど大規模な改良工事が必要なのです。
　当時、特急「北近畿」号などでは４８５系が活躍していましたが、全区間で直流電化。交流機器は不要。この交流機器を１１３系に搭載し、交直両用電車を製作するという前代未聞の改造を行う事が行われ、この４１５系８００番代が登場しました。直流車輛の交直両用化の事例は多数ありますが、不随車化（電動車であれば電装解除を行う。）で、電動車の交直両用化は前例もなく、本番代が初の事例であり、現在の所、他に例はありません。
　種車となったのは１１３系８００番代及び０番代で、３両編成となり４１５系で初めてのクモハ４１５形式が登場しました。改造は大掛かりなもので、各車の共通ではグローブ型通風器は押込み型に変更するなど耐寒・耐雪工事が実施されました。モハ４１４形式では台枠強化や屋根上パンタグラフ部分の低屋根化改造、交流機器の搭載などが行われています。
車内は急行「能登路」（現在は廃止。）にも使用する事から、シートピッチを拡大し、クロスシートをバケットタイプに変更、一部のロングシートを撤去しています。平成１２年からは半自動機能が手動からボタン操作式に変更されています。

クモハ４１５－８０１～（クモハ４１５ー８０５）

七尾方に位置する制御電動車です。クモハ１１３形式８００番代を種車に改造したもので、４１５系で初めてのクモハ形式になります。もともとモハ１１３形式の先頭車化改造車であるため、クハ４１５形式とは乗務員室や窓割りが異なっています。写真は平成２２年からの塗装で輪島塗をイメージした赤色になった現在の姿です。

クハ４１５－８０１～（クハ４１５－８０２）

１１３系のクハ１１１形式０番代、３００番代を交直両用電車に改造したものです。客室の他にトイレの設備があります。耐寒・耐雪構造を施す改造が主に行われました。本番代は４１３系や４７５系などの併結運転も出来る機能が備わっています。
写真は登場から平成２２年ごろまで見られた塗装で、車体下部は能登地方の豊かな大地をイメージしたアスコットグレー、上部を能登の海をイメージしたバイオレットブルー、上下の境に波打ち際とさざ波をイメージしたオイスターホワイトが配された色で、先頭車に施されていました。

モハ４１４－８０１～（モハ４１４－８０２）

本番代のパンタグラフ付き中間電動車です。１１３系のモハ１１２形式０番代及び８００番代を改造したもので、最も大掛かりな改造を行いました。種車に交流機器を集中して搭載するため、種車の電動空気圧縮機、電動発電機など直流機器を撤去し、重量増に耐えられるように台枠の強化、パンタグラフ部分の低屋根化改造を行い、主変圧器、主整流器など交流機器を搭載しています。写真の８０２番は最も古い車輛で、種車はモハ１１２－１２で製造は昭和３９年です。また、塗装は先頭車と異なり、車体上部を能登（向田（こうだ））の火祭りをイメージしたロイヤルピンクとし、他は先頭車と同じとしています。

クモハ４１５－８０１・８０２（クモハ４１５－８０１）

この２両は種車であるクモハ１１３形式が非冷房であったため、改造の際に合わせて冷房化改造も行い、ＷＡＵ１０３形式集約分散式冷房装置を搭載しました。

クハ４１５－８０１・８０７（クハ４１５－８０７）

この２両は１１３系時代に冷房試作車としてＡＵ７５形式集中式冷房装置を搭載した車輛です。８０１番はクハ１１１－５２、８０７番はクハ１１１－３６０となっています。冷房装置の位置が後位寄りになっているのが特徴です。８０１番が廃車となっており８０７番のみが残っています。

モハ４１４－８０４・８１０（モハ４１４－８１０）

この２両も冷房試作車で、８０４番はモハ１１２－５５、８１０番はモハ１１２－１８が種車となっています。８０４番は廃車されており、こちらも１両が活躍しています。

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