０番代
特急「しなの」号電車運転に伴い登場したグループです。クハ３８１形式、モハ３８０形式、モハ３８１形式、サロ３８１形式の４形式で始まりました。クハ３８１形式は４８５系２００番代などに見られる貫通扉のついたタイプでした。昭和５１年に紀勢本線特急「くろしお」号運転に伴い、増備されたクハ３８１形式は非貫通型となり１００番代として区分されています。
クハ３８１－１～（クハ３８１－１４）
特急「しなの」用として登場したグループです。４８５系２００番代のデザインを用いたもので、上野や新潟地区での使用、分割・併合運転を計画していたため貫通扉が設けられました。
クハ３８１－１０１～（クハ３８１－１３０）
昭和５１年より増備されたグループです。０番代の目的である分割・併合運用などの計画がなくなり、非貫通型に変更しました。構造は０番代と同じです。
クハ３８１－５０１～（クハ３８１－５０３）
特急「スーパーくろしお」号の増・解結用として、クハ３８１－１０１～の運転台側連結器に自動解結装置を装備させたグループです。
モハ３８０－１～（モハ３８０－９１）
パンタグラフ付中間電動車です。低重心化を図るため、冷房装置は床下に搭載しています。この他、電動空気圧縮機を搭載しています。
モハ３８０－５０１～（モハ３８０－５０１）
特急「スーパーくろしお」号の増・解結用としてモハ３８０－１～の連結器に自動解結装置を装備させたグループです。写真の通り、貫通路をふさぐ工事も行われています。
モハ３８１－１～（モハ３８１－１９）
屋根上にはほとんど搭載品の無い、すっきりした外観が特徴の中間電動車です。定員確保のため、トイレ、洗面所の設備がありません。
サロ３８１－１～（サロ３８１－２８）
同系の中間付随車（グリーン車）です。窓幅が普通車よりも大きくなっています。車端部には車内販売準備室が設けられています。全車、廃車又は普通車格下げのため廃形式となっています。
改造車
国鉄時代、特急列車の大幅な運用見直しにより、編成の短縮化が全国的に実施されました。運用や編成の見直しを行い、弾力的な運用を目指して実施されたもので、３８１系も対象となりました。短編成化に伴い、不足となる先頭車は中間車から改造されました。車体がアルミ合金であったため、難工事であったと伝えられています。
ＪＲ西日本で活躍する３８１系のうち、特急「くろしお」号で使用される車輛に対し、グリーン車の位置の見直しなどが実施され、あわせて徹底したリフレッシュ工事が施されました。
クモハ３８１－１～（クモハ３８１－５）
モハ３８１形式を先頭車化改造したグループです。前位側に運転台を接合しています。前面貫通扉は開き戸です。
クロ３８１－１～（クロ３８１－４）
サロ３８１形式を先頭車化改造したグループです。このグループは国鉄最後の日に落成した有名なグループとして知られています。現在は廃番代となっています。
クロ３８１－５１～（クロ３８１－５５）
クハ３８１形式０番代をグリーン車に改造したグループです。改造は内装が中心で、座席の交換、絨毯敷きにするなど行われました。現在は廃番代となっています。
クロ３８１形式１００番代（クロ３８１－１２６）
クハ３８１形式１００番代にリフレッシュ化工事を行い、グリーン車に改造したグループです。座席の３列化、トイレの洋式化などが行われました。車番は種車のものを使用しています。
クロ３８１－１１～（クロ３８１－１１）
特急「しなの」号向けに昭和６２年にサロ３８１形式を改造して登場したグリーン室をもつ制御車のグループです。乗降扉は中央部に設けられ、運転台との間の客室はハイデッキとなっており、大型前面窓を使用し展望性を良くしています。
クロ３８０－１～（クロ３８０－５）
特急「スーパーくろしお」号向けに平成元年にサロ３８１形式を改造して登場したグリーン室を持つ制御車のグループです。
サハ３８１形式０番代（サハ３８１－１５）
特急「くろしお」用の中間付随車で、サロ３８１形式の格下げ改造車です。座席の普通席化、トイレの洋式化、洗面所水道の自動化などの改造が行われました。車番は種車のものとなっています。
特急「やくも」用車輛の改造車
岡山と出雲市を結ぶ特急「やくも」号に使用している３８１系は一度リニューアル工事を受けましたが、平成１９年に再びリニューアル工事を行いました。
従来の編成ではグリーン車の位置が異なっていたため、統一する事に。このため、クハ３８１形式をグリーン車にする工事を実施、全車禁煙車とするため、一部の車輛に喫煙スペースを設置する工事も行われました。
これにあわせて、塗装変更も実施。鳥取県の名峰「大山」をイメージしたホワイトグレーをベースに神話の国出雲であることから、巫女をイメージしたディープレッドの帯を巻き、側面窓下に山陰の豊かな自然をイメージしたグリーンの帯を巻いた塗装にしました。
クロ３８１形式１００番代（クロ３８１－１３６）
グリーン車の統一によって登場した番代です。車内の改造が主で、２＋１列のゆったりとした車内となっています。車番は種車のものを使用しています。
クロ３８０－６・７（クロ３８０－６）
平成６年に特急「スーパーやくも」号として、サロ３８１形式を先頭車化改造した車輛を再びリニューアルしたグループです。座席の３列化などが行われています。
モハ３８０形式２００番代（モハ３８０－２８３）
全車輛禁煙化に伴い、デッキ寄り座席１列を廃し、喫煙室を設けたグループです。トイレも男性用（小便器）、女性用が新しく設置されています。種車の番号に２００番を加え、新しい車番としています。
サハ３８１形式２００番代（サハ３８１－２２３）
グリーン車の位置を統一するためにサロ３８１形式を普通車格下げしたグループです。新しく、車端部に喫煙室が設置されています。種車の番号に２００番を加え、新しい車番としています。
１０００番代（福知山電車区所属車）
特急「こうのとり」や「きのさき」号などで活躍する１８３系（４８５系改造車）の老朽化に伴い、平成２４年より２８７系を新製しました。しかし、一部の車輛はダイヤ改正以降の落成となるため、特急「くろしお」号の車輛を借入れ代用する形で活躍を始めました。
曲線区間で活躍する振り子ですが、３８１系の振り子は地上設備も改良が必要であり、電化工事の際、地上設備を合わせたのでその区間では使いましたが、既存の電化区間では使用停止を行い使いました。例として特急「しなの」号では中央本線、篠ノ井線では振り子を使い、東海道本線では使用停止としていました。
このため、借り入れた３８１系も山陰本線（嵯峨野線）や福知山線などでは使用せず使いました。
平成２５年ダイヤ改正で、特急「くろしお」号に使われる３８１系を２８７系に置き換える事が決まりました。これにあわせて、福知山電車区の１８３系を３８１系に全て置き換える事にしました。
特急「こうのとり」、「きのさき」、「はしだて」号に３８１系が活躍を始めます。しかし、運転する区間での振り子は使用しませんでした。すると、利用客から乗心地が悪いので改善を求める声が寄せられました。そこで、振り子制御装置を調整し、振り子動作時の傾斜角を変更しました。この変更した車輛は原番号に１０００番を加えて識別しています。
クハ３８１形式１０００番代（クハ３８１－１１０３）
クハ３８１形式１００番代が種車となる制御車です。振り子動作角度の変更を行った車輛です。元番号が車体色に塗られて、その隣に現番号が書かれています。
クロ３８１形式１０００番代（クロ３８１－１１０４）
特急「くろしお」号で活躍したクロ３８１形式１００番代（普通車の格上げ改造車）を種車とした制御車です。
モハ３８０形式１０００番代（モハ３８０－１０３７）
振り子動作角度の変更を行った車輛の識別として、原番号に１０００番を加えています。
モハ３８１形式１０００番代（モハ３８１－１０４６）
モハ３８１形式の振り子動作角度の変更を行ったグループです。外観に変化はありません。