JR東日本では、平成5年に登場した中央本線のE351系から同社が開発した新型車両の形式の最初に英文頭文字「E」を付けるようになりました。平成6年2月に誕生した日本初のオール2階建て新幹線車両はE1系となり、その後はE2〜E6と続き番号で新型車両が登場することになりました。日本初のオール2階建て車両は着席サービスの向上を図ったもので、200系12両編成と比べると4割ほど増加することになりました。
　エクステリアコンセプトを「グランド＆ダイナミック」とした車両は、2階建て車両ならではの大きさを感じるデザインで、微気圧波対策のエアロダイナミックノーズとなっています。車体中央部分が2階建てとなっているため、本来は床下に配置する電気機器類を電動車の車端床上に設置するなど、従来の車両とは大きく異なるものとなっています。
　この車両は混雑する朝夕通勤時の着席率を高めるのを目的としたため、東京寄りの1〜4号車を普通車自由席として、2階席の座席を3＋3席配置とした点にあります。このほかの普通車1・2階席は従来と同じ3＋2席配置で、9〜11号車の2階席部分は2＋2席配置のフットレスト付きリクライニングシートを採用したグリーン車となっています。また、車内サービス施設として2・6・10号車に自動販売機、8号車に売店コーナー、9号車にはレディースパウダールームが設置されています。
　なお、平成15年から上越新幹線用として車両のリニューアルが実施され、E4系と同じタイプの座席に交換されたほか、車体のデザインも朱鷺色と呼ばれる淡いピンクの帯を配置したものとなっています。

　平成9年10月1日の長野新幹線開業および平成9年3月22日の秋田新幹線開業に合わせて登場したのが、JR東日本の新幹線車両の標準スタイルとなるE2系です。長野新幹線高崎〜軽井沢間には30‰（パーミル）の急勾配が連続するため、これに対応した高出力電動機と回生抑速ブレーキを装備。さらに長野新幹線の軽井沢以遠は交流60Hzとなるため、初の3電源対応電車となった485系交直流特急形電車と同じように50/60Hzの交流電源に対応するなど、ほかの車両とは異なる新機軸が採用されています。
　また、東北新幹線区間では最高速度275km/h運転を行なうため、車体をアルミ合金製として軽量化を図り、騒音・微気圧波対策として先頭車両のデザインを流線形としたほか、屋根上の機器類を移設して滑らかな断面を実現。騒音の原因のひとつとなるパンタグラフも4・6号車の屋根上に1基ずつ配置するなど、環境問題に配慮したものとなっています。
　長野新幹線用車両は「N編成」と呼ばれる8両編成で、3＋2席配置の普通車が7両と2＋2席配置のグリーン車が1両連結されており、車椅子対応の座席やトイレなどの車内サービス設備が設置されています。基本的なスタイルは東北新幹線用と同じですが、東北新幹線用の車両は秋田新幹線のE3系「こまち」と併結運転を行なうため、先頭車両に自動式カバーが開閉する連結器が取り付けられています。