０番代
平成４年に秋田地区に投入されたグループです。２両又は３両編成が基本編成で、奥羽本線、羽越本線、津軽線で活躍をしています。当初はロングシートでしたが、セミクロスシート改造を受けた車輛も見られます。
クモハ７０１－１～（クモハ７０１－６・クモハ７０１－３７）
青森方の制御電動車です。主変換装置、主変圧器、補助電源装置、特高圧機器を搭載しています。機器の更新工事が実施され、主変換装置、主変圧器などの更新、ブレーキ制御装置の交換が行われています。これにより、写真右の３７番のように発電ブレーキ用抵抗器が撤去された（発電ブレーキから回生ブレーキに改造。）ほか、パンタグラフのシングルアーム化、前面排障器がスノープロウと一体化したものに交換されており、外観の印象が異なっています。
クハ７００－１～（クハ７００－１・クハ７００－３７）
大曲・酒田方の制御車です。車椅子スペース、トイレの設備があります。床下には電動空気圧縮機、蓄電池を搭載しています。この形式も更新工事により、行先表示器のＬＥＤ化が行われています。初期車と後期車では車外スピーカー（側面客室窓中央部に設置）に違いがあり、初期車は準備工事に留まっています。
サハ７０１－１～（サハ７０１－１）
３両編成に連結されている中間付随車です。ブレーキ関係の機器のみ搭載されており、床下はすっきりしています。
１００番代
平成６年に登場したグループです。秋田地区の電車化を推進するため、メンテナンスフリーなど設計変更をおこなっています。３両編成および２両編成が増備されています。
主な変更点は、吊革の高さ変更、増設、形状の変更、貫通扉ガラスの改良、後部標識灯の高さ位置変更、蓄電池の改良などです。秋田地区で多く見られ、仙台地区でも活躍している姿が見られます。
クモハ７０１－１０１～（クモハ７０１－１０１）
青森方の制御電動車で、０番代の改良型になります。後部標識灯の高さが異なっているので、見分ける時のポイントになります。
クハ７００－１０１～（クハ７００－１０３）
大曲・酒田・黒磯方の制御車で、０番代の改良型になります。
サハ７０１－１０１（サハ７０１－１０１）
３両編成に連結されている中間付随車です。わずか１両の製作に留まっています。０番代と外観は同じですが、車内の吊革の高さや形状が異なっています。
１０００番代
盛岡地区の客車列車の電車化、仙台地区で活躍する急行形電車の老朽化置換えを目的とし、あわせて使用線区拡大、メンテナンスフリー化を促進するため平成６年に登場したグループです。盛岡地区はワンマン運転対応の２両編成、仙台地区では２両編成のほか、同系では初めてとなる中間電動車を組み込んだ４両編成が基本編成となっています。
車輛に用いられる帯色は盛岡地区はブルーバイオレット、仙台地区は仙台色とも言われる緑色を基調としたものになっています。
車体などは１００番代に準じた設計ですが、パンタグラフを変更し仙山線などの狭小トンネルに対応できるようにしたほか、７１９系との併結運転（車輛故障時の救援運転）が出来るよう、回路などの増設が行われています。現在は同系同士の連結の他、Ｅ７２１系との連結風景も見る事が出来ます。
クモハ７０１－１００１～（クモハ７０１－１００３・クモハ７０１－１０２７）
青森方の制御電動車です。主変換装置、主変圧器、ＳＩＶを搭載しています。このグループも登場時は発電ブレーキを採用しており、機器更新時に回生ブレーキに改造し、ブレーキ用抵抗器が撤去されています。
クハ７００－１００１～（クハ７００－１０２６）
黒磯方の制御車です。洋式トイレ、車椅子スペースの設備があります。更新工事を受けた際、行先表示器が字幕式からＬＥＤに変更されています。
モハ７０１－１００１～（モハ７０１－１００２：２枚とも）
仙台地区向けに登場したパンタグラフ付中間電動車です。クモハ７０１形式と同じ機器を搭載しています。この車輛も機器更新時にブレーキ用抵抗器が撤去され外観に変化が出ています。
サハ７００－１００１～（サハ７００－１００１）
クモハ７０１形式の次に連結されている中間付随車です。サハ７０１形式と同じ外観ですが、蓄電池を搭載しており、他の付随車と区別するため新しい形式としています。
クハ７００形線路設備モニタリング装置装備車
線路の状態は従来、測定車を用いるほか、徒歩による巡回によるものでした。この作業の効率化や作業員の安全性向上を図る目的で、営業用車輛の床下にレールの状態を監視するモニタリング装置を開発しました。常に線路状態やレールの締結金具、つなぎ目などを監視しており、リアルタイムでデータが保線基地に送られます。これにより、何らかの異常があれば対応でき、保守作業の効率的な計画が立てられるなどメリットは大きく、首都圏をはじめとした各線区で導入が進められています。東北本線用では写真のクハ７００－１０１０に搭載されています。一ノ関～盛岡間はこの車輛が点検をしているようです。
１５００番代
仙台地区で活躍していた７１５系を置き換えるため、平成９年に登場したグループです。１０００番代を基本にしつつ、改良を施したもので、主変換装置をＩＧＢＴ素子によるＰＷＭコンバータ制御に変更し、主変圧器もあわせて変更しています。ブレーキ制御方式も発電ブレーキから回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキに変更し、屋根上からブレーキ用抵抗器が姿を消しました。編成は全て２両編成で、ワンマン運転に対応しています。
クモハ７０１－１５０１～（クモハ７０１－１５０１）
青森方の制御電動車です。屋根上にブレーキ抵抗器がなく、他の番代との区別は容易でしたが、機器更新が進んで他の番代と見分けが難しくなっています。１５０８番は１０００番代（１０３３番）からの編入車です。
クハ７００－１５０１～１５０８（クハ７００－１５０５）
黒磯方の制御車です。他の番代と同じ設計であり、見分けが難しい。１５０８番は１０００番代（１０３３番）からの編入車です。
クハ７００－１５０９～（クハ７００－１５１９）
本グループの二次型になります。トイレが車椅子対応になる大きな変更があり、運転台後方に位置を変更しました。
５０００番代
平成９年に開業した秋田新幹線のルートになる田沢湖線。狭軌から標準軌への改軌が行われ、普通列車向けの車輛として登場しました。１０００番代を基本としていますが、台車を標準軌したＤＴ６３形式動力台車、ＴＲ２４８形式付随台車にしたほか、ステップの廃止、座席は点対称のセミクロス配置としています。
クモハ７０１－５００１～（クモハ７０１－５００１）
盛岡方の制御電動車です。後部標識灯が運転台窓上に移動、ステップが無くなり、裾部がすっきりしているなど特徴のある車輛です。床下機器は、耐寒・耐雪構造が強化されています。
クハ７００－５００１～（クハ７００－５００４）
大曲方の制御車です。１０００番代と同一の構造で、サービス機器としてトイレの設備があります。
５５００番代
平成１１年に山形新幹線が新庄駅まで延伸開業しました。これに合わせて登場したのが本グループです。５０００番代を基本とした標準軌仕様ですが、板谷峠の通過対策として砂まき装置、踏面清掃装置を装備した台車を履いています。主回路システムを１５００番代と同じ回生ブレーキ付としたため、屋根上の抵抗器は廃止となっています。
車内はロングシートのみで、トイレは車椅子対応の大型トイレとなっています。
クモハ７０１－５５０１～（クモハ７０１－５５０４）
新庄方の制御電動車です。クモハ７０１－５００１～と似ています。写真はシングルアームパンタグラフ、スノープロウ一体型排障器を装備した現在の姿です。
クハ７００－５５０１～（クハ７００－５５０４）
福島方の制御車です。電動空気圧縮機を搭載しています。客室内には車椅子対応大型トイレが設置されています。