クハＥ５００－１～（クハＥ５００－１）
附属編成上野方に連結される偶数向きの制御車です。電動空気圧縮機を搭載しています。また、連結器には電気連結器が装備されています。土浦以北の運用となった際にトイレの追加設置工事が行われています。
クハＥ５００－１００１～（クハＥ５００－１００３）
基本編成上野方に連結される偶数向きの制御車です。０番代と同じですが、電気連結器が無い点が異なります。写真は客室窓改造、トイレ追加設置工事を受ける前の上野駅へ運用があった頃のものです。
クハＥ５０１－１～（クハＥ５０１－４）
基本編成仙台方に連結される奇数向きの制御車です。電気連結器を装備しています。平成１８年頃に客室窓の開閉可能工事を受け、土浦以北運用になる際にトイレの追加設置工事を受けています。
クハＥ５０１－１００１～（クハＥ５０１－１００４）
附属編成仙台方に連結される奇数向きの制御車です。クハＥ５０１－１～と同じですが、電気連結器が装備されていないのが違いとなります。
モハＥ５００－１～（モハＥ５００－９）
本系列の中間電動車で、主変換装置やＳＩＶを搭載しています。
モハＥ５０１－１～（モハＥ５０１－１１）
本系列のパンタグラフ付中間電動車です。パンタグラフ周りには特高圧機器が並び、床下には主変圧器、主変換装置、高速遮断器などを搭載しています。車体側面には屋根に上がるためのはしごを取付ける金具があります。
サハＥ５００－１～（サハＥ５００－４）
基本編成６号車に連結されている中間付随車です。電動空気圧縮機、自動電源誘導装置を搭載しており、偶数の形式として区別しています。
サハＥ５０１－１～（サハＥ５０１－４）
本系列の中間付随車で、最も数の多い形式です。ブレーキ関係の機器と共通配電盤のみを搭載しており、床下はすっきりとしています。