秋田新幹線向けに開発された、新幹線・在来線直通用車両。新幹線区間の最高速度が275km/hに引き上げられている。車体はアルミニウム合金製で、全長は先頭車23,070mm、中間車20,000mm。台車はボルスタレスのDT207とTR7005。主電動機はE2系と同じMT205(1時間定格出力300kW)。駆動はWN、制御はGTOまたはIGBT素子のVVVFインバータ、制動は電気指令式(回生併用)で抑速ブレーキ・耐雪ブレーキ付きである。
 
2024.6 高畠-赤湯間
 0番台  
 当初は4M1Tの5両編成であったが、1998年にT車を1両増結して6両編成となった。新幹線区間の最高速度引き上げのため、2014年3月に「こまち」での運用を終了したが、東北新幹線内の定期運用は残る。しかし、新型コロナ感染症拡大による減便に伴って、2020年に運用が無くなり、そのまま廃車となった。

  1997.3.22  秋田新幹線開業、営業運転開始
  1998.10.26 6両編成運転開始
  2014.3.15  秋田新幹線の運用から撤退
  2019.3.16  残存2編成が新幹線総合車両センターに転属
  2020.10  定期運用終了
 
2002.4 刺巻付近
 番号 Mc
322
Msc
311
M
325
M
326
T
329
T
328
 前歴  登場  消滅  備考
1-16 16 16 16 16 16 新製 1995.3-97.2 2021.11
16 1998.10-98.12
17-26 10 10 10 10 10 10 1998.9-05.7
 1000・2000番台  
 1999年の山形新幹線新庄延伸時に、1000番台が山形新幹線に投入された。5M2Tの7両編成で、最高速度は400系の240km/hから275km/hに引き上げられた。山形新幹線の速度統一のため、2008年から2000番台が増備され、400系を置き換えている。また、秋田新幹線からE3系が撤退したため、2編成が山形新幹線に改造編入され、最初に製造された1000番台2編成が廃車となっている。

  1999.12.4  山形新幹線にて営業運転開始
  2008.12.20 2000番台営業運転開始
  2014.4-16.10 新塗装に変更
 
2014.6 旧塗装:新庄駅
 
 2016.2 1000番台新塗装:赤湯駅 2020.10 2000番台新塗装:かみのやま温泉駅
 
2024.6 新塗装:赤湯-高畠間
 番号 Mc
322
Msc
311
M
325
M
326
T
328
T
329
 前歴  登場  消滅  備考
1001-03 3 3 3 3 3 3 新製 1999.8-05.8 L51-53
1101-03 3
1004-05 2 2 2 2 2 2 0番台 2014.7-15.1 L54-55 
1104-05 2
2001-12 12 12 12 12 12 12 新製 2008.10-10.3   L61-72 
2101-12 12
 ジョイフルトレイン  
〇とれいゆ
 E3系0番台を改造した、新幹線車両として初めての観光列車。足湯やお座敷車がある。2014年7月に営業を開始し、おもに在来線区間の福島〜新庄間を運行していた。2022年3月に営業運転を終了している。

  2014.7.19 営業運転開始
  2022.3.27 最後の営業運転
  
2017.2 とれいゆつばさ:大宮駅
 名称  番号 Mc
322
Msc
321
M
325
M
326
T
328
T
329
 前歴  登場  消滅
とれいゆ 701 1 1 1 1 1 1 0番台 2014.6
〇現美新幹線
 E3系はミニ新幹線車両で、秋田と山形に配置されていたが、E6系の登場によって余剰となったもののうちR19編成が改造されて上越新幹線のジョイフルトレイン「現美新幹線」となった。2016年4月に営業を開始した。2020年12月に営業運転を終了している。

  2016.4.29 営業運転開始
  2020.12.20 最後の営業運転
 
2017.4 現美新幹線:新潟駅 
 名称  番号 Mc
322
Msc
321
M
325
M
326
T
328
T
329
 前歴  登場  消滅
現美新幹線 702 1 1 1 1 1 1 0番台 2016.1 2021.3
車両配置表

1998 2000 2002 2005 2008 2010 2012 2015 2018 2020 2022
秋田 80 102 102 138 156 156 156 24 12
山形 14 14 14 21 105 105 111 111 111 111
新潟 6 6
新幹線 12

E3系