E2系0番代新幹線電車は、長野新幹線「あさま」及び秋田新幹線「こまち」と併結して走行する東北新幹線「やまびこ」に使用する車両として開発された。
　長野新幹線は、高崎〜軽井沢間に1000分の30の急勾配が約30kmに亘って連続し、軽井沢付近では電源周波数が50/60Hzの異周波となるなど、厳しい線路条件となっている。
　E2系0番代はこれらの条件を満足するため、急勾配区間における強力な登坂パワーや、両周波数で安定した性能を発揮する電気機器の採用、高速運転時の騒音・環境対策としては、トンネル進入時の微気圧波低減のため先頭車両形状の最適化や、パンタグラフから発する騒音低減のためパンタカバーの採用、車体表面の凹凸を極力なくして平滑化することにより空力音を低減した。
　客室は間接照明とグレーを基調とした落ち着いた内装の中に、青・紫・緑を基調とした腰掛をランダムに配置してカジュアルな雰囲気を演出し、振動や騒音の低減など単に物理的な尺度における快適性だけではなく、お客さまにくつろぎと安らぎを感じてご利用いただける快適な移動空間の提供を目指した。
　E2系0番代は東北・上越新幹線と長野新幹線共通で使用してきたが、車両運用を分けることとなり、一部は、東北新幹線八戸延伸開業に合わせて導入したE2系1000番代と同様に8両編成から10両編成に変更した。
　また、東北と長野の違いを明確にするため、車両側面の帯の色を深紅レッドから北東北の自然豊かな木々の花々をイメージした躑躅（つつじ）色に変更したほか、東北新幹線の青森県延伸を踏まえ、りんごをモチーフとしたシンボルマークを1号車と9号車の側面に配した。

　E2系1000番代新幹線電車は、E2系0番代の諸元を一部見直し、電源周波数を50Hz専用として東北・上越新幹線の使用に限定したもので、「こまち」併結の「やまびこ」の乗車効率の高さや八戸延伸開業により速達タイプの列車ご利用のニーズが高まることを予想して、10両編成で新造したものである。高速走行時の車両動揺を抑えるため、両先頭車両とグリーン車に高速営業車両としては世界初のフルアクティブサスペンションを採用し、そのほかの車両にはセミアクティブサスペンションを採用した。フルアクティブサスペンションは、左右方向の揺れをセンサにより検知し、圧縮空気で台車内のアクチュエータを動かして強制的に揺れを抑えるシステムで、車体間ダンパの採用による相乗効果により大幅な乗り心地の向上が実現した。