683系4000番台をベースに設計され、老朽化した183系・381系の置換えを目的として投入されている。
全車電動車で、グリーン車・普通車合造車は初の「クモロハ」となった。
2011年3月ダイヤ改正から特急「きのさき」「こうのとり」等に投入され、さらに2012年3月改正から「くろしお」で使用される。
しかし振子機構は採用されておらず、振り子式車両と比べてカーブの通過速度が10km/h程度低いため(半径400m超のカーブで本則+15km/h)、「くろしお」での和歌山〜白浜間の所要時間は381系・283系と比べて5分ほど遅くなってしまっている。運転区間も白浜まで運転となっている。