昭和６３年に登場したグループです。ＪＲ北海道で初めて新製した電車であり、冷房装置付近郊形電車として有名です。基本編成はＭｃ＋Ｍ’＋Ｔｃの３両編成で、２２本製造されました。最後の第２２編成は６両貫通編成として登場しています。平成４年に同一の機能ですが、６両編成とした１００番代、２００番代が３本製造されました。平成１３年より、１３０km/h高速化対応工事が実施され、本グループの第１５編成以降及び第２２編成、１００番代、２００番代が工事対象となり、３０００番代に改番されています。これにより１００番代、２００番代は番代消滅しています。

クモハ７２１－１～（クモハ７２１－６）

本グループの制御電動車です。モハ７２１形式とユニットを組みます。主制御器、電動空気圧縮機、ＳＩＶ装置を床下に搭載しています。屋根上には発電ブレーキ用抵抗器があり、車体の雪切室とともに外観の特徴となっています。

クハ７２１－１～（クハ７２１－２）

本グループの制御車です。片側３扉構造で、デッキで客室とは仕切られるため２室構造となっています。車体番号は白、黒、黄緑色の３色があります。（理由は不明。視認性の確認？）

モハ７２１－１～（モハ７２１－６）

クモハ７２１－１～とユニットを組む、パンタグラフ付電動車です。主変圧器、主整流器を搭載しています。なお、パンタグラフは登場時は下枠交差式のものでしたが、平成１６年頃よりシングルアームパンタグラフに変更されています。

　平成５年に登場した６次車グループに相当します。０番代とは制御方式が異なり、コンバータ部でサイリスタ位相制御による電圧リミット制御を行う、３ステップ変調三相電圧ＰＷＭインバータ方式となっています。主電動機も直流電動機から交流電動機になりました。この他、騒音や振動、断熱対策が改善され、台車も構造を簡素化しつつも乗心地を向上させたＮ－ＤＴ７２１Ａ形式及びＮ－ＴＲ７２１Ａ形式に変更されています。
　編成は３両編成が基本となりますが、ＶＶＶＦ制御方式により、Ｔｃ１＋Ｍ’＋Ｔｃ２の１Ｍ２Ｔ編成となっています。
　６両編成化に伴い、４０００番代及び５０００番代へ改造されており、１編成のみが予備車で残っています。

クハ７２１－１００１～（クハ７２１－１００９）

このグループの旭川方に位置する制御車です。車内にはトイレの設備があります。現在はｕシート車に改造された１００９番が残るのみとなっています。

クハ７２１－２００１～（クハ７２１－２００９）

このグループの小樽方に位置する制御車です。車端部には空調制御及びサービス電源室が設けられており、床下には補助電源装置を搭載しています。この番代も２００９番のみが残っています。

モハ７２１－１００１～（モハ７２１－１００９）

本グループのパンタグラフ付中間電動車です。主回路がＶＶＶＦ制御となり、０番代とは外観が異なります。このグループも１００９番のみ１両が残っています。

　平成１２年より０番代、１００番代、２００番代に対し１３０km/h高速化対応工事を行ってきましたが、在来車との区分を明確にするため平成１３年に番代区分され誕生しました。原番号に３０００番を足したものです。外観は種車時代と変化はありません。

クモハ７２１－３０１５～（クモハ７２１－３０１７・クモハ７２１－３０２２）

クモハ７２１－１５～を１３０km/h運転対応車にしたグループです。一部の車輛では床下機器をマウント化（雪から機器を守るために、箱に納めてしまうこと。）した車輛（例では３０２２番）も見られます。

クモハ７２１－３２０１～（クモハ７２１－３２０１）

元２００番代で、当初より６両貫通編成で登場しました。０番代とは屋根上の発電ブレーキ用抵抗器キセが冷房装置と同じようになった程度で、編成番号を合わせることから番代区分されたものです。１３０km/h運転対応車になり、原番号に３０００を足しています。これにより２００番代は番代消滅しています。

クハ７２１－３０１５～（クハ７２１－３０２２）

クハ７２１－１５～を１３０km/h運転対応車にしたグループです。一部の車輛はｕシート車に改造されています。

クハ７２１－３１０１～（クハ７２１－３１０３）

元１００番代。当初より６両貫通編成で登場し、０番代とは同一ですが、編成番号を合わせるために番代区分されたものです。このグループも全車１３０km/h運転対応車になり、１００番代は消滅しています。

モハ７２０－３０２３（モハ７２０－３０２３）

３両編成の６両貫通編成化に伴い登場（新造）された本系列初めての中間電動車です。登場時はモハ７２０－２３で、０番代では唯一の中間電動車となり、珍車として有名です。１３０km/h運転対応車となり、原番号に３０００番を足しました。

モハ７２０－３１０１～（モハ７２０－３１０３）

１００番代、２００番代６両貫通編成の中間電動車です。編成番号を合わせる目的から１００番代として登場しました。このグループも１３０km/h運転対応車となり、１００番代は番代消滅しています。

モハ７２１－３０１５～（モハ７２１－３０２１）

モハ７２１－１５～を１３０km/h運転対応車にしたグループです。外観の変化はありません。

モハ７２１－３１０１～（モハ７２１－３１０３）

６両貫通編成のパンタグラフ付中間電動車で、モハ７２０－１０１～とユニットを組みます。このグループを１３０km/h運転対応車に改造し、原番号に３０００番を加えています。

モハ７２１－３２０１～（モハ７２１－３２０１）

６両貫通編成のパンタグラフ付中間電動車で、クモハ７２１－２０１～とユニットを組みます。１３０km/h運転対応車改造に伴い、原番号に３０００番を足しています。

サハ７２１－３０２２（サハ７２１－３０２２）

３両編成の６両貫通編成化に伴いモハ７２０－２３と同じく、初めての中間付随車となった車輛で、０番代では１両のみの珍車です。車掌室、トイレの設備があります。登場時は半室だけｕシートでしたが、平成１５年に全室に改造されています。この車輛も１３０km/h運転対応車になり、原番号に３０００番を加えています。

サハ７２１－３２０１～（サハ７２１－３２０２）

６両貫通編成の中間付随車で、０番代（２３番）と同一の仕様です。登場時はサハ７２１形式２００番代となっていました。

　全室ｕシート車と普通車の中間付随車２両を新造し、１０００番代と組み合わせて６両編成としたグループです。

クハ７２１－４１０１～（クハ７２１－４１０２）

クハ７２１－１００１～を改番したグループです。番号の変更のみで、外観等は変わりありません。

クハ７２１－４２０１～（クハ７２１－４２０３）

クハ７２１－２００１～を改番したグループです。

モハ７２１－４１０１～（モハ７２１－４１０２）

モハ７２１－１００１～を改番したグループです。２号車に連結されています。

モハ７２１－４２０１～（モハ７２１－４２０３）

モハ７２１－１００１～を改番したグループです。モハ７２１－４１０１～と同じですが、連結される位置が５号車となり番代を変えています。

サハ７２１－４１０１～（サハ７２１－４１０２）

本グループの新造された中間付随車です。従来車とは異なり、乗降時間短縮を目的にデッキが廃止されています。また、トイレの設備があり、近郊形電車では初めてとなる真空式トイレを採用しました。

サハ７２１－４２０１～（サハ７２１－４２０２）

サハ７２１－４１０１～と同じく、新造された中間付随車です。こちらはｕシート車で、デッキは残されており、その扉は自動化されています。

　上述の４０００番代を組成した際、制御車が余りますね。この制御車と新造した中間車を組み合わせたのがこのグループです。性能面で変化があり、ブレーキ遅れ込め制御機能が追加装備されています。
※ブレーキ遅れ込め制御とは？
編成において、車輛ごとの重量やブレーキ性能などの違いに応じて、ブレーキ力を指示する制御方法。本来は不均一となるブレーキ制御は脱線事故などの原因となるため禁止されていますが、安全な範囲となる場合はこれを許しています。

クハ７２１－５１０１～（クハ７２１－５１０２）

クハ７２１－１００１～を改造したグループ。対象となった車輛は元ｕシート車で、全て自由席とするため、座席の交換などが行われました。

クハ７２１－５２０１～（クハ７２１－５２０３）

クハ７２１－２００１～を改番したグループです。番号の変更のみで、種車時代と変化はありません。

モハ７２１－５１０１～（モハ７２１－５１０２）

本グループの新造されたパンタグラフ付中間電動車です。乗降時間短縮を目的にデッキは廃止されているのが特徴です。

モハ７２１－５２０１～（モハ７２１－５２０１）

モハ７２１－５１０１～と同じ仕様のパンタグラフ付中間電動車です。違いは連結される位置で、５１００番代は２号車、５２００番代は５号車となります。

サハ７２１－５１０１～（サハ７２１－５１０１）

サハ７２１－４１０１～と同一仕様の中間付随車です。ブレーキ遅れ込め制御機能追加により、番代区分されています。

サハ７２１－５２０１～（サハ７２１－５２０２）

サハ７２１－４２０１～と同一仕様の中間付随車です。こちらも、ブレーキ遅れ込め制御機能追加により、番代区分されています。