E3系新幹線電車は、山形新幹線400系と同様に、新幹線と在来線を乗り換えなしで結ぶ「新在直通運転」の第2号として1997年に登場した。
　秋田新幹線は、田沢湖線盛岡〜大曲間，奥羽本線大曲〜秋田間の線路を新幹線と同じ幅に改良して作られた。このためE3系は400系の車体と同様に一般の新幹線車両よりも一回り小形に作られており、収納式のステップが設けられている。
　また、新幹線区間ではE2系「はやて」・「やまびこ」と併結して走行し、最高速度は275km/hの高速運転が可能である。
　1998年12月には山形新幹線新庄延伸に伴い、E3系1000番代が2本新造され、2005年8月に更に1本追加された。
　2008年12月から、400系の置き換えとして、E3系2000番代が順次投入された。