概要
1963年から1984年まで国鉄通勤形電車の代表的形式として製造された。グループ全体で計3,447両が製造され、改造編入車を含めると実に3,503両にもなる（なお、1970年に事故廃車を出しているので、一度に3503両が在籍したことはない）。今なお世界で一番多く製造された電車車両となっており、JR東日本のE233系でさえ総数3,197両のため、この記録は今後二度と破られる事は無いだろうと言われている（鉄道車両全般で見れば、ワム80000形の26,605両が最多）。
よく車体の外観の印象が似ているため、「101系の改良形」と位置づけられるが、ハッキリ言ってしまうと103系と101系は「オールロングシートを前提としたカルダン駆動方式の4扉車」であること以外は異質の存在である。
101系は新性能電車形式号トップナンバーが示すように、ただ72系の系譜の延長線上にあるだけではなく、大出力全電動車方式を採用し、高加減速性能と高速特性を両立した総合的な超高性能車を目指したものだったが、当時の逼迫する輸送需要の増大と国鉄の財政悪化によって運用のための地上設備投資を同時並行して行うことができず、真っ先に給電系がパンクして挫折したものである。この為特性だけ見ると101系の発展改良型として最も近いものは0系に始まる新幹線電車群である。
一方103系は尚逼迫する通勤需要を満たすため高速巡航能力についてはある程度切り捨て、山手線を始め、首都圏では中央緩行線、総武本線、常磐線、京浜東北線(東海道・東北線緩行電車)等の東京口、及びその周辺部の付属路線(南武線、鶴見線など)、関西圏では大阪環状線、京阪神緩行線、関西本線大阪口、と言った駅間4km未満の通勤・短距離輸送に特化した形式として開発された。
このことから、系譜的には103系はカルダン駆動方式、SELD電磁直通ブレーキなどを101系から受け継いでいるものの、101系はまったく新世代の電車(新性能電車)の試作車であるのに対し、103系は72系の正統発展型である、と言ったほうが正しい。
勘違いは外観の他にだいたい常磐線のせい。元々緩急分離前に72系の増備車として配置したものが、諸事情から緩急分離後全て快速線に居残り、そこで415系と伍するダイヤを強要されたことが原因である。詳細はまた後述。
後に増備や転用に伴って阪和線や埼京線といった駅間距離の長い路線にも積極的に投入された。一部の車両は105系に改造された他、訓練車・入替車、VVVFインバータ試験、DDM試験での使用を目的に改造された車両もある。
またインドネシアへ譲渡された編成も存在する。なお、日本国内においては地下鉄乗り入れ以外で、私鉄や第3セクターに譲渡されたり、乗り入れを含めて運用された例はない。
本来であれば103系が存在するはずもない北海道でも目撃されているが、当地へ渡った車両は衝突実験に使用されたようである。だが実際の使用目的が公にされることはなかった為に詳しい事は一切不明である。一応それらしき英語の論文がネットで閲覧できるが…
構造
車体
構体
車体は概ね101系をさらに量産仕様にしたもの、といっていいほど印象が近似する。但し床面構造が変更されたため厚さが60mm薄くなり、床面高さ自体は存置されたので台枠下面がその分上がっている。運転台窓は上下寸法が改められたため101系より細くなったほか、運転士が線路から受ける圧迫感を減らすため若干上に移動した。
床材は101系では芯にコルクを用いたリノール充填がなされていた。これは工程に時間がかかるほか耐久性に難があったため、鋼板の上に床材を貼った簡素な構造に改められた。
101系では後年関西地区の水害で浸水被害を受けた編成にて床材のコルクが吸水膨張を引き起こし、修理が金額的に困難となったことから大量廃車が出るなど、日常の足の確保という点でも問題があった。こうした問題は一掃された。
ドア
ドアの戸閉機構は西武所沢工場が開発したST式を用いている。１エンジンで駆動するので調整は基本的に不要であるが、２枚とも同時に動くため寒地での半自動扱い（人の手で開け閉て）には２枚動かす必要があるため動作が重くなりどちらかと言えば不向きである。103系とほぼ同じ車体を用意した72系970番台で115系のドアエンジンを使っているのはこのためである。
最終的にこうした線区での半自動ドアは、20世紀末あたりからは自動ドアに個別の開閉スイッチをつけた押しボタン式に移行することで、ST式のままでの寒地使用の問題点を解消した。
空調
1冷房
登場時点では冷房化は考慮されていない。このため、後に冷房改造を受けたり冷房付きで製造された車両が出たが、天井の見付が乱雑なこと、速成を優先した結果熱貫流率・断熱材量の見直しまでは至っていないことから冷房運転時の消費電力も多めである。
2暖房
暖房も初期車は1両6kWと小さく、いくらラッシュ時には暖房しないといっても温暖地ですら不足するため、11kWに増強された。仙石線向け転用車や逆に仙石線から編入改造とともに転用された3000番台は仙台地区の気候に対応するためさらに増強されている。
主要電装品
主電動機
主電動機については後述。
制御器
0番台の主制御器はCS20。
1）３ノッチでは並列段最終段ではなく弱め界磁第２段まで進段、
2）４ノッチによる弱め界磁最終段が接触器で回路構成する、などCS12とは構造が変えられている。
地下鉄乗り入れ車のうち1000番台・1200番台はバーニア制御を用いた超多段式CS40である。
東西線においてはCS20装備の301系と併結した編成も存在したが、額面上の加速度は同じとは言えステップアップしていくタイミングが全て異なるため衝撃を伴いあまり望ましい使い方ではなかった。
筑肥線向け1500番台がCS20なのは国鉄側の線区が完全に郊外電車で、製造・運用コストともチョッパ制御・バーニア制御とも割に合わないため。
抵抗器
地上線用の車両は全て強制通風式。一方地下鉄乗り入れ用はトンネル内への熱風撒き散らしとブロア騒音をへらすため全て自然通風式。但し十分な能力とは言い難かった。
ブレーキ
電気ブレーキは高減速運転に必須なため強化されている。
通常カルダン駆動電車では最高速度の半分強に定格速度を設定し、定格端子電圧の倍程度の耐圧で設計される。しかし103系の場合積極的に低い定格速度を活用して強い電気ブレーキをかけるため、耐圧が900Vまで引き上げられた。
この設計から、ブレーキ初速が95km/hまでは過電圧が発生しないため、減圧継電器を省略していた（のちの高速運転で禍根となる。ブレーキ時衝撃が度々発生した）。
同様に付随車の機械ブレーキも踏面ブレーキながらレジン制輪子を用いたり後年ディスクブレーキを用いるなど、上述の通り減速度を高めにとることは留意されている。
後年の地下鉄直通車では一時傍系301系（アルミ車体）が製作されたもののコストから103系に戻っている。乗り入れ協定に基づく高加速を維持するほか、地下鉄線内で全車不動となった故障車編成を押し上げる必要から6M1Tまたは8M2Tの高いM車比率をとったほか、バーニア制御による超多段制御（通常力行20～25段程度の制御器を50段前後まで上げる（試作車910番台で55段）。流石に営団3000系のような77段まではとっていない）を用いている。
但し発電ブレーキのみの抵抗制御車であり、特に千代田線では乗り入れ相手が電機子チョッパ（営団6000系）・界磁チョッパ（小田急9000形）に比べただ電気を消費するのみで回生しないことから電気使用量・発熱量が大きく、車両使用料に比率をかけることで調整された。しかし、問題は発電ブレーキの際に抵抗器から出る熱であった。制御器の項でも少し触れたが、実は力行時は、モーターと単純抵抗をつないだ際の力率の関係もあって抵抗器はそれほど発熱していない(≒思われてるほど電力を消費していない)。ところが、(単純な)発電ブレーキの場合は制動力のために発電した大電力を全て抵抗器で消費させるため、抵抗器の発熱量が尋常ではなくなる。
千代田線以前の東京の地下鉄は全て東西線のごく一部を除き開削工法で掘られ、浅い区間の複線トンネルであり、気密性も高くなかったため、抵抗制御でも問題はなかった。しかし、一部の駅を除き全面的にシールド工法を採用した千代田線は車両限界ギリギリの単線トンネル×2という配線・構造になったことから、発電ブレーキの熱がうまく発散されず、結果床板を隔てて車内にまで侵入した。このため千代田線の103系は「鉄板焼き電車」「走る電熱器」などと言われ、特に夏場は鉄オタでなくとも国鉄車が来たら見送って営団車か小田急車(界磁チョッパ制御も全界磁制御段は抵抗制御だが、何より回生ブレーキを使えるためこの点での発熱は大幅に抑えられる)に乗ったと言う。
国鉄末期に界磁添加励磁制御が実用化され、これを活用した営団5000系の冷房改造が営団地下鉄では実施されているが、国鉄では冷房と電機子チョッパを両方装備した203系への置き換えでなされたため103系について5000系レベルへの改良は一切なされていない。
集電装置
当時の国鉄標準型・PS16が基本である。地下鉄向けのみ剛体架線に対応するため、低離線率のPS21が装備されたが、これもPS16ベースのものである。
101系と異なり主制御器装備車（奇数形式）にパンタグラフが載る。
101系や201系のような中央東線直通はなされなかったため、小断面トンネルに対応したPS23・24の装備や、屋根を切り下げた車両は作られていない。
主電動機と103系の運用について
電動機は低速域のトルクを重視した結果近郊型以上の標準仕様MT46・54とは特性の異なるMT55を用いることとなった。これ以前の私鉄・国鉄で意図された高加速は電力設備の大幅増強が必要な割に運転本数の増加に結びつかないことから放棄された。通勤電車の高密度運転の条件では、ブレーキ性能を引き上げて高減速運転するほうが効果が大きいと判明したため、それを実現する車輌が求められた
電力設備が不足する状況下では、101系の当初計画（全電動車）の加速度3.2km/h/s・減速度4.0km/h/sという数値は、6M4Tで2.0km/h/sと3.0km/h/sに大幅後退した。
そのため必要最低限の加速性能、MT同数の編成で起動加速度2.0km/h/sを確保した上で減速度を3.5km/h/sとることが主眼に置かれている。
モーター外形が大きくなり、MT55は直径が680mmとかなり大振りになった（MT46は590mm）。
この結果860mm動輪では装荷できず910mm動輪となり、DT21をベースにした動力台車も軸距の拡大が必要になり200mm延長したDT33（試作車は791系のものを金属バネ化したDT26C）へと変更になった。
定格回転数は85％弱め界磁で1350rpmと吊り掛け駆動方式の高回転タイプ（私鉄のMT40同等品TDK544など）と大差ない数字である。
直流直巻補極つき・補償巻線なし外扇形自己通風電動機であることは従来どおりである。ただし、従来型のカルダン駆動電車の主電動機とは異系統である。
また103系と同じ用途に供される補償巻線つき私鉄車と比べると確かにモーターの製造単価は下がりうるが、弱め界磁率の設定が最小35％にとどまり私鉄車のような25％、15％と言った、より高回転仕様にはなりえない。また国鉄のMT54の系譜に当たる
モーター・冷却ファンの外径が大きいこと、ファンの形状が適切でないことから高速運転中のモーター音が大きく（特にISOねじへ移行したMT55A以降）※、住宅至近距離で100km/h近い高速運転する埼京線や現在の関西各線で後述の通り騒音公害源になっている。
※勿論ネジそのものが原因なのではなく、寸法が若干変わっったネジのために周囲をアレンジしたり、取付ミスを防ぐための改設計のうちの何かがファンの騒音に悪影響したものである。
ネジ径3mm程度以下のネジは無理やりねじってしまえばピッチが違っていても入ってしまうので、誤取り付け防止には設計を変えるしかない。
国鉄のMT55以外の量産鉄道用主電動機
MT46とその発展型であるMT54や、ここから派生した各種電車用主電動機では、機関車用と試作レベル(101系回生試作車のMT50など)を除いて補償巻線は採用しなかった。しかし、旧形の80系や70系、戦前の関西国電の実績、そして目の前の小田急SE車将来の長距離特急・急行運転を考慮して過電流マージンを大きめにとってあり、実際の運用で短時間の過回転に耐えられるように設計された。この為有効な弱メ界磁率の下限が35%程度でも実際により高速回転になるようにされていた。ただし、全界磁からの有効な加速に使える“余力の範囲”はどうしても補償巻線付主電動機よりも狭くなるが、国鉄ではこれらを歯車比で最高速度別に分類した。すなわち、最高速度が、
- 100km/hの近郊形は4.82
- 110km/hの急行形は4.21
- 120km/hの特急形は3.50
- ただし、例外もあり、
- 101系の5.60は全電動車乃至最悪でもMT比4：1程度を維持できると見込んだ、試作・試行的歯車比である。後の419系・715系での採用はたまたま廃品利用で合致した為使われた。
- 201系も5.60を採用しているが、同系列のMT60は電機子チョッパ専用で、回転特性がまた異なる。
- MT54登場前の特急形電車のうち、山岳線向けの161系はこの仕様とした。
- 主制御器がCS12とその発展型であるCS15から、互換性は残しつつも新設計としたCS43車(117系、185系)は、4.82を採用しているが最高速度は110km/hとなっている。
- また110km/h車までと120km/h車では動力性能だけではなくブレーキの能力が異なる(制動600m制限)。当時のSELD電磁直通ブレーキ車のうち120km/h車のみが増圧ブレーキを装備し、高速からの非常減速度を確保していた。
この為MT46・MT54は本来であれば製造コストが高くなりがちな主電動機であるが、国鉄で大量採用したため製造原価を一気に下げることができた。後に弱メ界磁を使わずとも理想的な電圧制御や定電圧実効電流制御(鉄道業界ではチョッパと呼ぶが、通常の半導体電力機器ではスイッチングレギュレーターと呼ぶのが一般的)が行える交流電車や、界磁添加励磁制御を新製時から採用するMT61及びその1C4M制御用のMT63主電動機搭載車では、1段低めの歯車比(713系、205系が6.07、211系、213系が5.19)となっているが、これもMT61が当初交流電車用のモーターとして(母線電圧1500Vに拘る必要がないため)当初端子電圧470Vで150kWとして設計されたためさらに過電流に余裕があることからである。
そして国鉄の「補償巻線付主電動機による極端な弱メ界磁制御段を持つ車両を長距離列車に使用するの危険」という考え方は機関車の方で自ら証明してしまう。牽引力はあるが全界磁定格速度が35km/hと旧型のEF15形程度しかないEF60形に旅客特急牽引(ブルートレイン)をやらせたところ見事に主電動機の焼付きやフラッシュオーバなどを多発させて定時運転不可能となり、EF65形では45km/h程度に向上しているが、東京～下関ロングラン運用を強いられたEF65Pは民営化後早々に廃車されている。これらの機関車の補完用としては依然EF58形が留まり、国鉄末期まで定期運用され、JRには動態保存車として継承されたものの89号機、122号機、157号機などはしばしばEF64形やEF65形の代走を務めるなど相対的に長期間活躍した。
新性能電気機関車ではようやくEF66形になってEF58を上回る高速性能となったが、EF66形もまだ多数が健在で、東海道・山陽ブルトレ牽引経験車も一部がJR西日本からJR貨物に譲渡され2016年まで健在だった。
MT46・MT54の発展形を採用した私鉄
下記に示す通り、私鉄では補償巻線付主電動機による大電流高速回転運転が主流となるが、国鉄並みに累積走行距離が伸びがちな東武鉄道や、当初は大手の中では戦後だいぶ遅くまで国鉄からの旧形車や廃車発生品の譲り受けを受けていたという理由から、後に秩父線開業により極端な弱メ界磁運転ではダイヤ維持ができなくなった西武鉄道、などでは、MT54の日立社内形式であるHS-836-Frbの増強形が使用された。
西武はMT54相当品を搭載し“駆動方式がカルダン式になっただけの旧形”である601系・701系・801系を新製・運用した後、101系ではこれを150kWに増強し歯車比を5.71とした。皮肉なことにこれは大阪鉄道管理局が国鉄中央に上奏したが認められず103系への一本化を迫らられた“仮称105系”の性能に近いものだった。101系は3扉だったが、後に101系の車体を載せ替えた4扉の9000系が改造名義で製造されたため、これが“仮称105系”を具現化した存在になった。
東武は8000系が「私鉄の103系」という二つ名とは裏腹に、103系どころか101系よりもさらにハイギアードの5.31とし、起動加速度は定格(MT比1：1)で2.33km/h/sと、やや高速向けのセッティングになっている。これは、駅間が長くなる伊勢崎線・日光線において、デラックスロマンスカー1720系から逃げ切るためのものである。そのかわり55段の力行段を持ち、起動加速度こそ低いが、中間加速域は103系を上回る。その代償として発電ブレーキがないため、減速については国鉄の客車や気動車同様、レジンシューに増圧ブレーキで対応している。
私鉄の高速主電動機
私鉄、分けても京浜急行電鉄のような標準軌路線では広いバックゲージから主電動機の容量を大きく取ることができ、この為高速主電動機でも充分な低速トルクを確保できた。また、これらの路線は比較的平坦な路線で駅間も短く、また線形も悪い(区間が存在する)会社が多かったため、高速運転で弱メ界磁制御を行うにしてもそれほど故障発生リスクを考慮しなくてよかった。また、発足以来の慢性的借金体質地獄に苦しむ国鉄と異なり、大手私鉄の場合は主電動機の予備を充分確保することが可能だった。この為、補償巻線付直巻主電動機を用い、25%、15%といったさらなる弱メ界磁での運用が可能になった。ただ、ここで勘違いのないように言っておくと、こうした極端な弱メ界磁制御では主電動機のトルクに対して電流量が大きくなるため、決して省エネとは言えない。国鉄に先んじて回生車の導入が一般化したのもこれが理由の一端である。この為、成田空港開業前は経営基盤が弱く給電能力も国鉄並に弱かった京成電鉄では、長くに渡って国鉄MT54に近い性質の主電動機を採用した他、京急車の乗り入れに際してはに限流値設定を、今尚行っている
さらに私鉄では、鉄道車両用としては過渡特性が悪いとされる複巻電動機を使った界磁チョッパ制御も積極的に採用された。これも過渡特性が問題となる抵抗制御段が低速のうちに短時間で終わる私鉄の運行形態だからこそ採用可能となったものである。
なお、京成とは違い自社でつくったくせに自社路線のブレーカーふっとばした三河の赤いあんちくしょうのことは忘れろ。
これらの私鉄の高性能形式が運用できるような給電能力の増強を行う能力が国鉄にあるのであれば、103系は最初から開発されなかった。101系を全電動車乃至MT比4：1で運用すれば済む話だからである。
総括
結局、MT55は定格回転数が低すぎて高速運転には向かない主電動機であり、103系の性能曲線上は101系6M4Tを上回るものであっても、その代償として長時間に渡る弱メ界磁制御により、沿線に騒音を振りまき、国鉄内部では検車陣に負担を強いる結果となり、現場の人間から後々悪評がつくことになったのである。
これは、103形が悪いわけではない。103系は昭和38年当時、長期間に渡って量産することが前提の大都市圏用通勤形にあっては、回生ブレーキがないなど先進的とは言えない面があるものの、こと駅間が短い路線用としては充分以上の高性能であると言えた。
問題は、駅間距離の長い常磐快速線や阪和線にまで投入してしまったことと、101系が理想的な性能を出せた山手線以外において101系からの一斉置き換えができず、車体はよく似ていても得手不得手がガラリと違う車両の置き換えが長期間かけての五月雨式になったことである。
従来の103系は批判論者が言う「103系は山手線専用」は明確に間違いだが、103系擁護論者(101系否定論者が多い。のでWikipediaにこういう記述をするとすぐ消される)の言う「どんな路線にも対応」というのもまた明確に誤りである。103系の悪評の原因は本来住み分けるべき速度レンジの路線に投入されてしまったということが全てと言っていいだろう。
決して101系と103系、そのハード単体では「どちらが優れている」と言う話ではないのである。国鉄全体、トータルでの問題であった。
幻に終わった東京鉄道管理局内の101系松戸電車区集結計画
国鉄でもこの問題はあるていてど把握しており、当座の改善策として中央・総武緩行線、南武線、鶴見線の101系を常磐快速線の103系と入れ替える計画があった(性能特性を403系/415系とそろえる為)。しかしこの計画は実現しなかった。
既にMT46世代が引退期に入っていたこともあるが、出力の面では403/415系と比較した場合、1985年の筑波科学博開催に合わせた15連組成のためにサハ411が製造されるまで一貫して2M2T固定を適時つなげる運用だった(このため“サハ401形”は存在せず、サハ411-1は1984年新製である)ため、415系6M6Tと101系6M4Tでは共に1両あたり240kWとなる。また403/415系に合わせて12連にする場合101系はMT比1：1での運用は禁止されているため必然的に8M4Tとなる。103系の高速特性の問題はカタログ上の性能曲線ではなくMT55の定格回転数がMT46・MT54に比べて20～30%ほど低いために高速域で伸びないこと(近郊形の113系どころか153系、485系や583系、はてはキハ80系やEF58牽引の客車列車まで走行する大阪環状線や関西本線で比較的後年まで101系が残ったのもこのためである)なので101系と入れ替えれば若干ローギアードではあるものの多少なりとも改善される。もちろん、抜本的な措置が取れればそれに越したことはないが、当時の国鉄にはそれは「200%無理な注文」であり次善策としてまだしも現実的なものであった。
また、103系にとっても北千住～取手間において駅間が天王台～取手間(当初は天王台駅は快速線は通過する予定だった)を除き概ね4kmを超える常磐線で、弱メ界磁多用の際どい運転で415系どころかさらに高速な453系・485系(※)から逃げまわるよりも、駅間の短い南武線や鶴見線、中央・総武緩行線の方が適所である。
※：更に当初は平駅(現在のいわき駅)以北が非電化だったことや、水戸線・水郡線、それに私鉄の関東鉄道常総線・筑波線と言った非電化路線への直通列車が存在したことから、キハ58系急行もこれに加わった。一般に気動車は性能が低いと思われがちだが起動から極低速までは直巻時代の電車より加速力が強かったりする。これは、電気動力車が原則歯車比固定であるのに対して、気動車には変速機があるため最も負荷のかかる起動時により適した減速比にでき、さらに日本では液体式が主流だったことからトルクコンバータのトルク増幅効果があったためである。気動車が電車に比して不足したのは高速性能の方で、これは主に多段変速機の開発に失敗したこと(+冷房化による重量増と編成上の成約)による。
この計画が実現しなかった理由には他にも中央快速線以外の101系の多くが非冷房だったこと(415系は全車新製冷房車)などもあるが、最大の理由は国鉄末期の混乱の中、東京鉄道管理局の分割から分割民営化へと至る混乱期にあったことだと思われる(同様の理由で小田急が国鉄乗り入れ用のSE車の置き換えができなかったりした)。
車体塗装
101系に引き続きラインカラーが採用されたため各路線毎にカラフルに塗り分けされた。なお、首都圏では全てステンレス製車両に世代交代が完了しているが、この基本カラーは現在でも帯色として受け継がれている。
この5色の基本カラー全てが同一系列内で揃った通勤形電車は、実は国鉄・JR通じてこの103系しか無い。
実はもうちょっとでこのタイトルを失うところだった。というのも、103系にあって101系にないのは常磐線色だけなのだが、上記の通り101系松戸電車区集結計画があったためである。
なお、JRカラーについては当然、103系の様々な地域カラーやラッピングなどは101系は行っていないが、一方で101系の方からも唯一、南武線浜川崎支線色を直接205系にバトンタッチしたため、103系に塗られたことはない。
1000・1200番代
1000番代・1200番代は地下鉄乗り入れ用である。急こう配の存在する地下線内の条件に合わせ編成組成は千代田線用1000番代は8M2T、東西線用1200番代は6M1Tという高出力編成とされ、トンネル側面に余裕のないため、火災時脱出用としての前面扉を設置。
塗装はライトグレーベースに千代田線乗り入れ用1000番代は緑帯、東西線乗り入れ用1200番代はカナリアイエロー帯としたもので、301系の余りの初期導入コストに1970年以降の乗り入れ車は103系ベースとすることとなったのだが、電力消費の多さ、抵抗制御ゆえの排熱量の多さ、非冷房などから乗り入れ各社の車輌と比べ見劣りするものであった（但し当時の千代田線内はトンネル冷房を用いる代わり車両の冷房はいずれも停止されていた。排熱を抑制したいためである。またトンネル建設費削減のため単線並列トンネルで作られたため、東西線に比べ排熱が滞留しやすかった）。
そのため、製造12年の1982年で千代田線用の1000番代は203系へと置き換えられ、冷房化の上でエメラルドグリーン単色塗りとなり地上線転用の他、一部は105系へと改造され西日本各地のローカルに流れて行った。残存車も1986年までに置き換えられ地上用に転用された。
一方1200番代は、冷房化後も継続使用され、東中野事故で205系が緩行線に導入された事を期に誤乗防止として東西線ラインカラーに近い青22号帯に変更。編成組成も組み換えで8M2Tへと改められた（不足分のT車は地上線車の改造で賄われ、トップナンバー3両は余剰となり常磐線へと転属後、早期に廃車となっている）
地下鉄トンネル内での排熱量抑制という観点からは営団5000系のような界磁添加励磁制御への改造が望ましかったが、冷房改造コストを最小限にするためこのような改造はなされていない。
組成変更で4M1Tの5両1本が予備車とされ、105系改造車同様、前面扉を貫通扉として利用できるように改造、他編成の検修時には5両単位で切り離し当編成と混組成するやり方で運用された。（301系と共通の予備車とされたため、混成時起動時の衝動に問題が残った。）
需給状態の関係から常磐線から1000番代10連1本が保安機器を積み替え、転属して混用されている。
東西線では2003年まで運用された。
3000番台
仙石線に残存していた旧型国電の接客設備改良を目的に、72系の台枠や機器類を流用し、103系と同じ車体を載せた72系970番台を103系と同じ機器類に交換した車両。
機器類は工場の予備品の見直しで発生した103系の予備品を利用し、台車は一部101系の廃車発生品であるDT21Tを装着する。
当初は3両編成だったが、八高線の一部電化に合わせて導入された209系や103系3500番台と合わせるため4両に増結され、2005年まで活躍した。
現状（2018年4月現在）
JR西日本
JR西日本では発足時には894両が承継され、延命工事や体質改善工事で車両の寿命を延ばしてきたが、2000年代後半より急速に淘汰が進み、2018年4月地点で残るのは僅かに80両程度。
かつては山陽地区にも進出していたが、105系への改造車を含めて既に全廃。2005年に起きた福知山線の脱線事故の影響で起きた一時的な車両不足からJR東日本より103系を購入し、運用したがこれも短期間で廃車された。
2017年に大阪環状線、阪和線（本線）から、2018年に関西本線（大和路線）・おおさか東線、阪和線羽衣支線から撤退。2018年3月ダイヤ改正以降は奈良線、和田岬線、加古川線、播但線において運用されている。このうち奈良線では、阪和線で余剰となった205系が転入により、近い将来の撤退が見込まれる。和歌山線・桜井線に投入した105系への改造車も227系1000番台に置き換えられる予定であるため、105系への改造車もタイムリミットが近づいている。
後述の通り、騒音が大きすぎ沿線公害となってしまい、国から名指しで騒音源とされ、後継車両への置き換えが求められているためである。
JR九州
JR九州では分割民営化時に103系1500番台が計54両継承された(一部中間車は先頭車に改造)。1983年3月の筑肥線電化にあわせて製造されたグループであり、103系を名乗っているが、実質201系・203系と同時期に登場した比較的新しい車両である。
305系の投入によって2015年3月に地下鉄直通運用から撤退。現在は3両編成が末端部で活躍するのみである。
運用終了
JR東海
JR東海では発足時は7+3両編成7本計70両が承継され、スカイブルー（のちに東海色）をまとい中央本線（中央西線）名古屋口や関西本線で運用されていたが313系の投入により1999年までに定期運用を離脱し、2001年に全車廃車になった。一部車両はVVVF試験に使用されている。JR東海では唯一にして現状で最後の4扉車であった。
唯一、クモハ103-18が美濃太田車両区に保存（放置）されているが状態は劣悪。一応まだ残っているようだ。
JR東日本
JR東日本では発足時には首都圏を中心に2,418両が承継され、山手線・京浜東北線・埼京線等各線で運用されていたが、205系、さらにJR東日本で設計・新製した新型車両への置換が急速に進められ、2006年に常磐線から撤退したことにより首都圏から103系が消滅。2006年に仙石線で1編成が復活し2007年から朝ラッシュ時限定で運用に就いていたが、老朽化と205系への置き換えにより2009年10月21日を最後に撤退。これによりJR東日本管内から103系は完全に消滅した。これ以外にも、103系を改造した105系も仙石線で使用されていたが、1998年に103系に置き換えられ廃車となったが、その後は訓練車として2008年まで使用された。
埼京線は東北新幹線の横付けで新線が敷設された区間を中心に103系による騒音公害が多発。当初「騒音の元になる」とされた新幹線が110km/h程度ではほぼ無音であるのに対し、あまりにやかましいため205系（かつモーターを内扇形にした）車両の投入契機となった。
これは103系のMT55形モーターがトルクを得るため直径が元から大きく採られており（それゆえDT33は吊掛電車なみの910mm動輪となる）、それが最高許容回転数の4400rpm近くで回って冷却ファンの外端の速度が高すぎるものと推測される（動輪径が同じ小田急2400形（モーター径630mm）とモーターも同寸だと仮定し、モーター外径と同じサイズのファンが4400回転/分すると先端の速度は520km/h程度になる。多少小径としても400km/h台はある）。さらに主抵抗器も強制通風が基本であり、到るところで甲高いファンの回転音をばらまいていると言って過言ではない。MT61は更にモーター回転数が上がってはいるが、860mm動輪で足りる程度に直径も小さいほか主抵抗器も小型で冷却ファンを持たず（界磁添加励磁制御のため）、風切り音が抑えられるのであろう。新幹線や北海道向け在来線電車の様に強制冷却式にし、主電動機からファンを撤去することが抜本的解決策だが、205系等を含めそこまではなされなかった（現在の誘導モーター車もすべて自己通風形である）。
後に上述の通りJR西日本区間においても、公的機関から「103系」と名指しで騒音源呼ばわりされるほど、撒き散らしてきた騒音は大きい。
注目すべき車両達
(2016年4月現在)
クハ103-1
阪和線において長期にわたり運用されていた103系の量産車トップナンバー。なぜか廃車されない事実上の動態保存車だったが、2011年3月10日の夜に廃車回送された。1964年新製以来、実に46年半稼働したことになる。阪和線に転属してから廃車まで、クハ103-2と国鉄時代の京浜東北線以来のコンビを組んでいた。吹田総合車両所に保管されていたが、かつてのオレンジバーミリオンへと装いを改め、2015年3月に梅小路へと回送された。2016年4月29日に開館した京都鉄道博物館で保存展示されている。
因みに塗装は環状線時代に戻ったが、戸袋無しでJRマークが無い仕様となっている。
クハ103-713
鉄道博物館（埼玉県さいたま市）で駅業務体験用として運転台側ほぼ半分が使用されている。2011年7月現在、まともに保存展示されている数少ない103系である。
クハ103-525、クモハ103-58
JR武蔵野線北府中駅近くの東芝府中事業所工場内に保存されている。派手な田園風景めいた塗装が窓ガラスにまで施されていたが、のちにオレンジ1色に塗り替えられた。「東芝府中」と書かれたオリジナルの行先表示幕をつけている。一般公開はされていないが、武蔵野線の列車内からその姿を見ることができる。この2両はVVVF化対応改造されていることでも有名だったが、クモハ103-58は解体されてしまったようで、現在はクハ103-525のみその姿を見ることができる。
クモハ103-110
大阪府立消防学校において、鉄道事故救出訓練用の施設として使用されている。塗装はスカイブルー。
注目されていたけどもう天に召された車両達
(2015年4月現在)
モハ103-502
ケヨ303編成の中間車だったが303編成廃車時に1両だけ廃車を免れVVVF化改造、駆動方式をDDMに改造されケヨ304編成に組込まれました。(サハ103-182は廃車)このためモハ103が2両続く特徴的な編成だった。
クハ103-150
國鐵廣島の愛の美学、ガムテープ塗装を施された車両であることを一部の人間は知っている。2008年頃に消滅した。
クハ103-821・828
広島運転所E-04編成。福知山線脱線事故にともなう車両不足を補う為、JR東日本から購入した元ケヨE38編成の先頭車。広島車だったが岡山へ流され2010年2月に紙製(?)のH21編成幕が掲げられる。だが、運用に入ることなく下関総合車両所へ回送され、6月に廃車解体された。
モハ103・102-29
現役最古（というか現存最古）だった103系モハユニット。岡山電車区所属だが広島支社からの借入車。2010年3月に定期運用を失い、同年末に廃車された。余談だが同僚のH19編成は定期運用離脱後もちゃっかり代走に入っていた模様。
クハ103-160・161、モハ103-239、モハ102-394
広島運転所B-09編成。現役の103系で戸袋窓が残る唯一の編成。2010年3月に定期運用を離脱し、翌年1月に廃車回送された。実は民営化時は非冷房でした。
クモハ103-48
広ヒロのD-01編成。先述のクモハ103-110亡き後唯一残った、0番台のクモハ103形。2012年末、ついに末期色塗装が執行されたが、227系投入で真っ先に姿を消した。
関連イラスト
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東武8000系：712両という製造数の多さから「私鉄の103系」と言われる。
