昭和37年10月1日、上野〜仙台間の急行「みやぎの」1往復と上野→日立間の準急「ときわ8号」が451系交直流急行形電車10両編成で運転を開始しました。東北本線は黒磯駅、常磐線は取手〜藤代間に交直流デッドセクションがあり、この駅および区間で直流と交流50Hzを切り替えて直通運転できる交直両用電車ならではの特性を発揮。客車列車や気動車列車が活躍していた区間に新風が吹きこまれました。

　昭和38年6月1日に上野〜仙台間の急行「青葉」1往復が451系電車化され、さらに主電動機の出力をアップした453系が増備されることになり、東北本線の急行用は4･5号車に一等車（後のグリーン車）、6号車にビュッフェ車を組み込んだ12両編成となりました。また、常磐線の準急用は4･5号車に一等車を組み込んだ11両編成で、昭和38年10月1日改正から上野〜平（現在のいわき）間の準急「ときわ」5.5往復と「ひたち」1往復が451系で運転されることになりました。

　昭和39年3月20日改正では仙台急行の453系電車化が完了し、上野〜仙台間は急行「まつしま」2往復、急行「みやぎの」2往復、急行「青葉」1往復の計5往復、上野〜福島間は急行「あづま」1往復、白河〜仙台間は準急「あぶくま」1往復が運転されることになりました。当時の451系には東海道本線の153系急行と同じ大型のヘッドマークが取り付けられていましたが、昭和40年10月1日の盛岡電化に伴う改正からオリジナルの羽根が付いたタイプになっています。

　北陸本線金沢電化にあわせて電車急行の運転が計画され、昭和37年12月には471系42両が登場しましたが、金沢電化の遅れにより昭和37年12月から昭和38年1月にかけての冬の臨時列車や東海道本線の準急「比叡」で初営業を開始しました。遅れていた金沢電化も完成し、昭和38年4月20日改正から大阪〜金沢間の急行「ゆのくに」2往復、急行「加賀」2往復、敦賀〜金沢間の準急「越前」1往復が471系10両編成で運転を開始しました。4･5号車に一等車（後のグリーン車）、3･6号車にビュッフェ車を組み込んだ10両編成となり、先頭車両にはオリジナルの大型ヘッドマークが取り付けられました。

　北陸本線敦賀〜新疋田（しんひきだ）間の急勾配改良工事の完成に伴い、昭和39年3月20日改正から北陸急行は12両編成に増強。さらに富山電化が完成した昭和39年10月1日改正では下り「第1ゆのくに」と上り「第2加賀」が富山へ延長され、愛称名は「越山」となりました。この改正から1列車1愛称名となり、大阪〜富山間は急行「越山」、大阪〜金沢間は急行「ゆのくに」「越前」「加賀」、敦賀〜金沢間は準急「くずりゅう」となりました。

　なお、昭和40年2月に北陸急行増強用として主電動機の出力をアップした473系が増備されましたが、すでに抑速ブレーキを装備した475系の製造が決定していたため、新系列の形式としては珍しいクモハ473-1＋モハ472-1の1ユニット2両のみとなっています。