本グループは東北本線、常磐線などで使われている４５５系、４１７系、７１７系の置換えを目的に投入されました。最初に登場した仙台空港アクセス用の５００番代の使用実績をふまえて、改良を図っています。
　Ｅ２３３系で行われている主要機器類の二重系化、分散化が行われているのも特徴の一つです。
　空港アクセス用と外観で区別できるよう、他の一般車と同じ仙台色と呼ばれる緑、赤、白色の帯を巻いています。
　平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災により１番及び１９番が津波により被災し廃車となっています。

クモハＥ７２１－１～３９（クモハＥ７２１－３０）

下り方に位置するパンタグラフ付制御電動車です。主変圧器、主変換器、制御装置を搭載しています。５００番代では荷物置き場であった部分を座席としており、その分定員が増えています。

クモハＥ７２１－４０～（クモハＥ７２１－４１）

ワンマン運転に対応できるように設備を設けたグループです。外観では、乗降口案内表示器などの変化があります。

クハＥ７２０－１～３９（クハＥ７２０－１９）

上り方に位置する制御車です。ＳＩＶ、電動空気圧縮機を搭載しています。車内は車椅子スペース、車椅子対応大型トイレの設備があります。

クハＥ７２０－４０～（クハＥ７２０－４１）

ワンマン運転に対応できるように設備を設けたグループです。

　仙台空港へのアクセス用車輛として登場したグループです。車内には大型荷物置き場が設置されるなどの特徴があります。

クモハＥ７２１－５０１～（クモハＥ７２１－５０４）

下り方に位置するパンタグラフ付制御電動車です。主変換器などを搭載しています。車内はクロスシートを中心に構成され、車端部にロングシートが配されています。

クハＥ７２０－５０１～（クハＥ７２０－５０４）

上り方に位置する制御車です。ＳＩＶや電動空気圧縮機など補助機器を搭載しています。車椅子スペース、車椅子対応大型トイレが設置されています。

　仙台地区で長らく活躍している７１９系０番代の置換えを目的に平成２８年に登場したグループで、０番代のマイナーチェンジ車になります。
　Ｅ７２１系では初めての４両固定編成で、新しくモハＥ７２１形式、サハＥ７２１形式が加わり、０番代の２両編成２本の４両編成と比べると定員が増加しています。
　主な変更点では前部標識灯をＨＩＤ灯から青い森鉄道７０３系で採用されたＬＥＤ灯を採用。車体帯では０番代では赤色であった部分を沿線の桜をイメージした桃色（さくら色）へと変更しています。車内では座席の改良、ＬＥＤ灯の採用が行われています。乗務員室ではＥ２３３系５０００番代以降で採用された移動禁止システムの採用が行われています。これは、移動禁止状態である事を示すと共に、電気的に力行回路をロックするものです。この他、乗務員用タブレット端末の充電用コンセントの設置があります。

クモハＥ７２１－１００１（クモハＥ７２１－１０１８）

下り方に位置するパンタグラフ付制御電動車です。基本的には０番代とほぼ同じですが、台車は構造が改良されたＤＴ７２Ａ形式を履いています。

クハＥ７２０－１００１～（クハＥ７２０－１００６）

上り方に位置する制御車です。台車は構造が改良されたＴＲ２５６Ａ及びＴＲ２５６Ｂ形式を履いています。

モハＥ７２１－１００１～（モハＥ７２１－１００６）

４両編成に登場したパンタグラフ付中間電動車です。クモハＥ７２１－１００１～を中間車にしたスタイルです。

サハＥ７２１－１００１～（サハＥ７２１－１００６）

４両編成に登場した中間付随車です。クハＥ７２０－１００１～を中間車にしたスタイルとなっています。