0番代
平成3年に登場しました。7両編成1本が先行試作車として登場します。運転最高速度120km/hを達成するために、パワートランジスタ素子を用いたインバーター装置が採用されています。パワートランジスタ素子は耐圧、耐電流容量が低いため、前段にGTOサイリスタチョッパ制御装置を使用しています。
台車はボルスタレス台車で、電動車はWDT52形式、不随車はWTR235形式です。主電動機はWMT100形式(155kw)、ブレーキ方式は電気指令式空気ブレーキで、回生ブレーキ、抑速ブレーキ付きとなっています。
量産車は先行試作車と異なり、編成を4両編成と3両編成としました。
1000番代
将来的にはJR西日本エリアの全直流区間を走行できるように設計されたグループで、平成6年に登場しました。大きな特徴はユニット方式が無くなり、0番代ではなかったクモハ形式が誕生しています。機器類の統一化を図り、運転台も計器類を他の新製車輛と同じとする事で、取り扱いを統一しています。
この統一化により、VVVFインバーター制御も1C1M方式としています。JR東西線の急こう配に対応するため、主電動機の出力を向上させたWMT102形式(200kw)(3次及び4次車はWMT104形式(220kw))に変更しています。パンタグラフは耐寒・耐雪構造が強化され、架線追従性能が向上したWPS27D形式下枠交差式パンタグラフになりました。パンタグラフは当初は1基のみで、もう1基は準備工事でしたが、現在は2基搭載しています。
2000番代
片町線の区間快速を京田辺駅まで延長するにあたり、平成14年に登場したグループです。外観は1000番代とほぼ同じで、大きな変化は見られませんが、機器の艤装は223系2000番代をベースにしたほか、VVVFインバーターの素子がIGBTへと変更されています。また、台車は電動車はWDT62形式、不随車はWTR239B形式になっています。この他、コスト低減と乗務員からの意見を参考に、デジタル計器からアナログ計器に変更されています。