国鉄103系電車（こくてつ103けいでんしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）が設計・製造した直流通勤形電車である。1963年（昭和38年）3月から1984年（昭和59年）1月までの21年間に3,447両が製造された。
本項では、インドネシアの鉄道会社（PT. Kereta Api）に譲渡された車両についても記述する。
概要 国鉄初の新性能通勤電車として1957年に登場した101系を基本に、駅間距離の短い線区の運転やMT比1:1の編成を組成可能な経済性を重視し、当時の国鉄の財政・設備・保守などの各事情を考慮の上で設計され、3,447両が製造された平石大貴「103系電車 新製車のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』2018年1月号、10頁。。新造車3,447両のほか、20両が72系から、36両が101系から編入され、総数は3,503両であるが、後述する105系への改造や老朽化、事故廃車などにより、全車が同時に存在した時期はない。
基本的な構成は、前級に当たる101系を概ね踏襲している。切妻形車体・3枚窓による運転台のシンプルなデザイン・幅1,300 mmの両開き4扉・扉間7人掛け車端部3人掛けのロングシート・コイルばね台車はウイングばね軸箱支持・主電動機に直巻整流子電動機を用いた抵抗制御・MM'ユニット方式である。
本系列の設計は帝都高速度交通営団（現・東京地下鉄）東西線乗入用のアルミニウム合金製車両である301系の基本岡田直昭（国鉄車両設計事務所） 「301系軽合金電車詳説 (1)」『電気車の科学』1966年9月号、電気車研究会、pp.19 - 22。となったほか、地方電化路線用の105系にも応用石津一正（国鉄車両設計事務所電気車） 「105系通勤形直流電車の概要」『電気車の科学』1981年3月号、電気車研究会、pp.35 - 40。された。
JRグループ発足時に、事故廃車2両と105系改造車65両を除いた3,436両が、北海道旅客鉄道（JR北海道）と四国旅客鉄道（JR四国）を除く各旅客鉄道会社に引き継がれた。その後老朽化による新型車両への置き換えによって廃車が進行し、東海旅客鉄道（JR東海）が所有していた該当車両は2001年（平成13年）、東日本旅客鉄道（JR東日本）が所有していた該当車両は2009年（平成21年）に形式消滅となっており、2024年4月1日現在残存するのは西日本旅客鉄道（JR西日本）が関西圏で運用する32両と九州旅客鉄道（JR九州）が筑肥線で運用する15両の合計47両であるジェー・アール・アール編『JR電車編成表 2024夏』交通新聞社、2024年、pp180 - 192。。
+分割民営化時（1987年）から2024年までの在籍両数新車年鑑/鉄道車両年鑑（鉄道ピクトリアル増刊）各年度版年JR東日本JR東海JR西日本JR九州総計1987年（昭和62年）2,418両70両894両54両3,436両1988年（昭和63年）2,418両70両894両54両3,436両1989年（平成元年）---54両-1990年（平成2年）2,359両64両893両54両3,370両1991年（平成3年）2,208両64両888両54両3,214両1992年（平成4年）-64両850両54両-1993年（平成5年）2,055両51両821両54両2,981両1994年（平成6年）1,979両51両817両54両2,901両1995年（平成7年）1,845両50両809両54両2,758両1996年（平成8年）1,734両50両804両54両2,642両1997年（平成9年）1,640両50両795両54両2,539両1998年（平成10年）1,489両50両777両54両2,370両1999年（平成11年）1,350両50両777両54両2,231両2000年（平成12年）1,284両17両775両54両2,130両2001年（平成13年）1,052両10両775両54両1,887両2002年（平成14年）939両0両771両54両1,764両2003年（平成15年）605両-770両54両1,429両2004年（平成16年）331両-734両54両1,119両2005年（平成17年）146両-718両54両918両2006年（平成18年）31両-656両54両741両2007年（平成19年）4両-587両54両645両2008年（平成20年）4両-524両54両582両2009年（平成21年）4両-458両54両506両2010年（平成22年）0両-430両54両484両2011年（平成23年）--358両54両412両2012年（平成24年）--296両54両350両2013年（平成25年）--288両54両342両2014年（平成26年）--278両54両332両2015年（平成27年）--269両48両317両2016年（平成28年）--268両21両289両2017年（平成29年）--198両21両219両2018年（平成30年）--98両18両116両2019年（令和元年）--48両15両63両2020年（令和2年）--48両15両63両2022年（令和4年）--40両15両55両2023年（令和5年） - -40両15両55両2024年（令和 6年） - -32両15両47両
開発の経緯
101系全電動車化計画の頓挫 1957年（昭和32年）に国鉄初の新性能電車として登場したモハ90形（後の101系通勤形電車）は当時の民鉄の高性能車に匹敵する加速度・減速度などを備え、国鉄の通勤輸送力の要として期待された西山信夫（国鉄工作局修車課） 「国鉄の誇るモハ90形の誕生」『電車』1957年7月号、交友社、pp.19-24。。しかし、試運転を重ねるうちに所定の加速度設定では電流が、き電設備に負荷をかけることがわかり、営業運転開始時から101系は本来の性能を出せず「国電モハ90形電車が営業運転開始」『電車』1958年2月号、交友社、p.50。、オール電動車編成を持て余すことになる。初めての新性能電車の運転に対して、国鉄工作局も電気局も変電所容量や架線設備が適合するかのチェックを見落としていた。既に1957年（昭和32年）度にモハ90形が150両分予算計上されており、1958年（昭和33年）春から夏にかけて落成したが、量産車も本来の性能で運転できなかったことから全電動車編成のあり方に疑問がなげかけられる「2ヵ年計画で中央線の新性能電車化 付随車を入れ新編成に切換えて」『電車』1958年6月号、交友社、p.79。。モーター数を減らした編成で運転した方が車両新製費用が安いことから、1958年度の新製車からは、10両編成中2両をモーターなしの車両にした8M2T編成で増備されることとなった。
101系電車の使用方法の検討 + 第2次5ヵ年計画での昭和40年度編成両数想定渡辺千代治（国鉄東京鉄道管理局総務部文書課長）ほか68名「電車輸送の将来」『東鉄10年のあゆみ』国鉄東京鉄道管理局、1960年10月、pp.105 - 107。 混雑時閑散時備考 編成時隔編成時隔京浜東北82'00"85'00" - 山手82'00"84'00" - 赤羽85'30"45'30" - 中央急行102'00"85'00" - 中央緩行82'30"85'00" - 南武63'00"46'00" - 横浜810'00"2 - 415'00" - 常磐93'00"66'00"混雑時の時隔は中距離電車等との平均 1959年（昭和34年）に入っても中央本線に101系が増備されていたが、基本8両編成を6M2T、付属2両編成を2Mという編成を組み、日中は基本編成の8両編成で運転されていた。1950年代後半の首都圏の通勤輸送の伸び率は年6 %以上であり、車両を投入して増発や増結をしても輸送量の伸びに追従できない状態にあり、少数の高性能な車両よりも多数の車両が必要となってきた。限られた予算内で多くの車両を作るには、製造単価の高いモーター車の比率を下げる必要があるため、中央線の101系の使用方法にも、付属編成はそのままで基本編成を4M4Tにした6M4T編成が可能かどうか、また他線区の編成両数から4両を1単位とした編成が組める方が都合が良いことから、MT比1:1による運転が可能かどうかの検討が始められる。
これらの観点から、1959年（昭和34年）11月に中央線営業列車にて主電動機温度測定試験が行われた。基本4M4T + 付属2Mという編成を用いたが、付属編成を分離した後の4M4T編成は日中の乗車率が少ない時でもモーター内の温度が上昇しており、101系ではモーター車とモーターなし車を半々で編成を組んだ、いわゆるMT比1:1の編成は、主電動機の熱容量不足のため不可能という結果が出された。同時に、編成はモーター車2両に対してモーターなし車1両 (2M1T) を基本に、場合によっては4M3T・6M4Tまでの編成に制約するという判断がなされた。また、この現車試験だけでなく、主電動機の熱容量を計算によって求めるRMS電流値による運転評価が1959年（昭和34年）秋頃から実用化藤田義人（国鉄本社運転局客貨車課総括補佐）ほか「R.M.S電流による主電動機の温度上昇計算法」『電車運転工学 理論編』1964年12月号、日本鉄道図書、pp.215 - 219。され、MT比1:1編成のみならず、山手線のように駅間距離が短く発車してすぐに停車するような路線は、モーターを冷やす時間が少ないことから、101系は不利になった。
新形通勤電車の構想 101系が設備面と主電動機の容量不足で今後の通勤線区に対して効果的な増備が行えないことから、国鉄本社運転局では「通勤電車の問題点」を1960年（昭和35年）2月にまとめ、次期通勤電車に対する要望として経済的で大量生産できる車両を挙げた。方向性としては、オール電動車形式による高性能車と回生ブレーキをセットに考える方法と、電動機の出力をアップしてMT比を1:1にして運転する方法が検討されている。回生ブレーキは勾配用抑速ブレーキとして国鉄でも採用実績はあったが停止用回生ブレーキは民鉄を含めても一般的ではなく、京阪電気鉄道が1959年（昭和34年）2月以降1650型の一部において搭載し、営業運転をしながら試験を続けており川合茂太郎（京阪電鉄車両部長）「京阪電鉄回生ブレーキ付き試験車について」『電気車の科学』1959年6月号、電気車研究会、pp.6 - 11。、その試験結果によって同年9月より回生ブレーキ付き2000型の営業運転を開始した川合茂太郎（京阪電鉄車両部長）「京阪スーパーカー回生ブレーキ付2000形」『電気車の科学』1959年10月号、電気車研究会、pp.21 - 27。。また、小田急電鉄では主電動機の出力を高めMT比を1:1とした2400形がデビューし、これまでのオール電動車による高性能車から、MT比1:1による高性能車へと変革をとげつつあった。構想にあたって回生ブレーキは京阪の研究結果を待つことにしたが、国鉄でも試作車を1959年（昭和34年）度中に落成している。
架線温度上昇問題 中央線の新性能化に大きく貢献してきた101系だが、1960年（昭和35年）には別の問題が発生した。旧形国電に比べてパンタグラフ当たりの集電電流が大きくなったことによる架線への影響である。中央線の101系化率は同年4月には84 %に達し、101系の通過両数が増えたことから中央線の架線温度を上昇させ、架線の摩耗が激しいだけでなく、夏場などには架線溶断の危険性も浮上した真家昇（国鉄東京鉄道管理局電力課） 「新型電車と架線容量」『鉄道電気』1960年6月号、鉄道現業社、pp.26 - 27。真家昇（国鉄東京鉄道管理局電力課） 「中央線電車線路整備工事について」『電気鉄道』1960年10月号、鉄道電化協会、pp.14 - 16。。この問題は、架線を平行に並べるツインシンプルカテナリー方式を用いることで改善できることもあり、中央線と中央・総武緩行線の工事を行った。
101系のパワーアップを検討 101系の問題点を克服し、標準形通勤電車を設計するための基礎資料として、1960年（昭和35年）3月末に回生ブレーキを搭載した101系910番台を試作し、同年6月から回生試験を開始した。試験の結果、初期費用が高いこともあり、回生による消費電力量の削減などを照らし合わせて考えても、大量生産しなければならない通勤形電車に搭載することは不適切との結果となった。また、小田急2400形が採用しているのと同じ120 kWのMB3039A形電動機を101系2両に搭載し、1961年（昭和36年）1月に中央線や山手線で試験を行った。結果として、回生ブレーキを採用できない状態で主電動機のみをパワーアップすることはできないため、国鉄の1961年度技術課題では回生ブレーキ試作車を大阪環状線に転じて、編成単位での長期試験を行うことも検討された「36年度技術課題」『電車』1961年8月号、交友社、pp.25 - 29。。
限界性能の6M4T化 1960年（昭和35年）初頭から選考に入った101系に代わる次期通勤電車は、101系の失敗を繰り返さないためにも、様々な試験を重ねたうえで電気局など多数の関係者も含めて慎重に仕様を決める必要があり、それまでの通勤輸送改善のための車両増備は101系に頼らざるを得ない状況にあった。国鉄の整備計画である第一次5ヵ年計画での車両増備が、予定の390億円に対して321億円と予算不足にあったことから、101系を10両中モーター車8両という構成から10両中モーター車6両にして、製造費の高いモーター車を減らすことで少ない予算で多くの車両を通勤輸送に投入した西谷畷（国鉄東京鉄道管理局運転部電車課長）「国電の時刻改正と、中央線急行100系電車の"6M.4T"編成について」『電車』1960年11月号、交友社、pp.9 - 14。。これを実現させるには編成を基本8両編成から7両編成に減車しなければならないため、東京鉄道管理局の日中輸送力の検討結果を待って決定された。その結果、昭和35年度本予算では101系のモーターなし車のみ88両が製造され、101系の編成替えを実施し各線の輸送力増強に充てられた他、中央線では11月21日のダイヤ改正にてオール101系化がなされた猪口信（元国鉄首都圏本部列車課長）「大都市圏通勤輸送の立役者 101系電車のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』2002年11月号、電気車研究会、pp.42 - 51。。
標準形通勤電車の設計へ + 新形通勤電車の投入候補線区候補線区検討対象平均駅間距離 (km) 平均速度 (km/h)中央緩行○1.2739.6総武○1.7446.0京浜東北○1.4544.4阪和○1.2638.6常磐-2.6452.8京阪神緩行-3.2956.7 一方、首都圏の通勤事情は悪化し、1961年（昭和36年）1月には中央線朝ラッシュ時に56分30秒という過去最高の遅延を記録するなど、「交通地獄」の様相を呈してくる中西寛（国鉄東京鉄道管理局運転部電車課長） 「国電区間の冬期輸送対策」『電車』1961年12月号、交友社、pp.18 - 24。「鉄道メモリアル32 酷電ラッシュ」『鉄道の旅』2003年9月18日号 No.32、講談社、pp.32 - 33。。この状態を緩和するため、同年秋から山手線に101系を4M3Tで投入を開始した。101系の性能上、山手線などで使用する場合はモーターに電流をあまり流すことが出来ないため、電気ブレーキをカットすると共に、力行時の限流値も低く抑える必要があり、旧形国電よりも運転速度は遅くなったが、101系は両開きドアであることからラッシュ緩和に効果があること、山手線から捻出される旧形国電を他の路線の増結用に回すことができること等の利点を買われたものである。このように103系の設計がまとまるまでの間、中央線用に設計された久保田博（国鉄本社工作局車両課） 「36年度の国鉄車両計画について」『鉄道ピクトリアル』1961年5月号、電気車研究会、pp.19 - 21。101系を性能的に適さない山手線や総武線などに増備されたのはラッシュ輸送改善のためであり、101系を入れても新性能電車投入のスピードアップなどの効果が薄いため、これらの通勤路線に適合した仕様でMT比1:1を実現し低費用で大量量産する新形通勤電車が必要となった（詳細は国鉄101系電車#計画の頓挫参照）。
101系では当初全M車編成で3.2 km/h/sという加速度が目標国鉄臨時車両設計事務所 『モハ90形電車詳説』1958年11月、p.4とされたが、6M4T化により2.0 km/h/sの加速度と3.0 km/h/sの減速度になった。新形通勤電車の投入候補線区のうち、次期車両の投入予定4線区（右表○印）に関して検討した結果、高加速度のメリットが大きくないことが明らかになってきた。輸送力向上のための運転時隔短縮が本来の目的であり、高加速度は駅間での運転速度を高めて閉塞区間を速く通過することで次の列車を早く通すという考え方に基づく要求だが、これを達成するためには実際には高減速度の方が重要ということが判明したため、2.0 km/h/sの加速度に留め、3.5 km/h/sという減速度を目指すことになった久保田博（元国鉄本社工作局） 「国鉄通勤形電車最近の動き」『鉄道ピクトリアル』1964年4月号、電気車研究会、pp.35 - 37。。
運転時隔と車両性能の検討 + 場内信号機建植に特例がある区間（昭和40年）運転保安設備基準規程第46条別表線名区間東北本線東京 - 大宮間（電車線）東海道本線東京 - 横浜間（電車線）根岸線横浜 - 磯子間昭和40年当時、磯子 - 大船間は未開業。山手線電車線中央本線東京 - 高尾間総武本線御茶ノ水 - 千葉間常磐線日暮里 - 松戸間大阪環状線全線 国鉄では列車同士の追突を防止するために列車の進路を閉塞という区画で区切り信号機により追突を防止する信号保安というシステムを用いた。列車と列車の運転時隔を縮めるためには前を走る列車が駅に停車中に、後続の列車が進行信号で走行する必要があるが、ラッシュ時は客扱いに30秒以上停車する駅もあり、運転時隔を2分以下とするには駅から先行列車が迅速に発車し、後続列車が進行信号で駅に進入するシステムが必要となる。京浜東北線と山手線が同一線上を走っていた1952年10月よりラッシュ時に各々3分40秒間隔、双方合わせると1分50秒間隔運転を開始した際には、後続列車に進行信号を現示し停車時間を確保するために一部の駅のホーム中間に信号機を増設した。モハ90形通勤電車においては、高加速度にて駅から早く発車し運転時隔を縮めようとしたが、電力設備が追いつかず、旧形国電とさほど変わらぬ加速度に落ち着いた。運転時分を短縮するにはホーム中間に信号機を設ける方法は効果的なことから、京浜東北線と山手線が分離運転を始めた1956年11月19日以降も大部分の駅にホーム中間信号機を設置した。それ以外にも信号機をこれまでの赤・黄・緑の3灯現示以外に25 km/h以下での進行を指示する警戒信号（黄 + 黄）や65 km/h以下で進む減速信号（黄 + 緑）などの多灯信号機を導入し駅手前に短い閉塞区間を設けるなどの措置を講じた。
ホーム中間信号機が設置してある線区での運転時隔は、列車最後部がホーム中間の信号機を通過するまでの走行時間が重要となり、その場合は4.0 km/h/sの高加速度でも2.0 km/h/sの加速度でも運転時隔に差がないことが判明した。ホーム中間に信号機がある場合、後続列車への影響は駅を出た列車の最後尾がホームを出た先にある出発信号機を通過する時間ではなく、ホーム中間の信号機を通過するまでの時間が重要となり、ホーム中間の信号機は列車停止位置の最後尾から100 m以下であるため、列車の起動加速度を究極まで高めても効果が低いためだ。運転時分の算定にはブレーキ初速度やホーム中間の信号機の位置、列車の長さなど、いくつかのパラメータを与えれば求まる計算式があり、それらを様々な条件を当てはめてシミュレートした結果、起動加速度2.0 km/h/s・減速度2.5 km/h/s程度、ブレーキ初速度60 km/h程度、ホーム中間の信号機を設けていることが適していることがわかった藤田義人（国鉄運転局客貨車課）ほか10名『電車運転工学 理論編』日本鉄道図書、1964年12月25日、pp.495 - 499。。これらのことから、新形通勤電車の設計にあたっては、起動時の電流量が多くなり電力設備に負荷をかける加速度を高めるのではなく、加速度は低く2.0 km/h/s程度に抑え、ブレーキ減速度を3.5 km/h/sと高めにとることにした久保田博（国鉄工作局車両課補佐）「103系通勤形電車誕生のいきさつ」『電車』1963年1月号、交友社、pp.27 - 34。。
なお、場内信号機の建植位置は、運転保安設備基準規程第46条第1項第3号により駅の列車停止位置より150 m以上外方と決められているが、表の路線は特例としてホーム中央などに場内信号機を設置した。1961年（昭和36年）当時の山手線品川 - 新宿 - 田端間でホーム中間に信号機が設置されていたのは一部の駅だけであった「昭和36年 山手線品川 - 田端路線図」『鉄道ピクトリアル鉄道青春時代-国電 (I)』2011年2月別冊、電気車研究会、巻末資料。が、1974年までに全駅でホーム中間に信号機の整備が完了東京南鉄道管理局『山手線線路図』日本国有鉄道、1974年2月。している。
主電動機の設計 101系が中央線など駅間距離が長い路線でないと使えない電車になってしまったのは、オール電動車で設計されていたものをモーターの付いていない車両を編成中に増やしたことによるモーターの過負荷が原因である。特に通勤線区は駅間距離が短い路線が多いため、101系電車で運転しようとすると、モーター車の比率を高めるか限流値を下げて運転速度を落とすしかなかった。これは、101系に用いられているMT46Aという主電動機の熱容量が小さかったからである。熱容量にはモーターの絶縁材が大きく関わっており、MT46Aの温度上昇限度は電機子が特別B種の120度まで、界磁がH種で150度までの制約があり、電流を流した時に発生する熱は電流の二乗に比例するため、大きな電流を流して加速度を高めると電動機の大きな過熱を招いて絶縁材の寿命が短くなる。温度が8度上がるだけで絶縁材の寿命が半減するという「8度半減則」という法則川添雄司（国鉄車両設計事務所）「3・2 定格と温度上昇」『交流電気車両要論』1971年12月1日、電気車研究会、pp.62 - 87。もあり、許容温度以上の負荷使用は、特別な場合を除き避けなければならなかった。
RMS電流は求める線区の運転曲線から列車の電流量を計算により求める手法河合肇（国鉄運転局客貨車課）「新しい電車運転理論 運転線図の描き方とR.M.S.電流の計算について (1)」『電車』1960年10月号、交友社、pp.34 - 41。である。その列車が実際に運転を行った後は、主電動機の温度が上昇するが、これを最初から一定の電流を流して同様な温度上昇になる数値を計算により求めることともいえる。よって、その列車が運転曲線通りに運転できるかどうかは、RMS電流を計算して主電動機の連続定格電流以下か、一時間定格電流の80 %以下の電流値であることが求められる。ちなみに、基準運転時分作成のための速度定数業務では速度定数査定基準規程（昭和39年12月10日）によって様々な条件が課せられるが、主電動機の温度制限に関する第33条の内容は下記の通り。
第33条 主電動機の温度は、次の各号に揚げる場合、その温度上昇の許容限度内にあるとみなす。 運転線図における加速区間の平均加速電流及びその他区間の電流が1時間定格以内の場合 運転全区間のR.M.S電流（平均二乗平方根電流）が1時間定格の80 %以内の場合 運転線図に基づいて温度上昇を計算した結果が許容限度内にある場合
限流値を一時間定格電流以下に設定して運転する旧形国電と違い、MT46以降の電車用主電動機は電流の過負荷に対する耐性が一時間定格電流の160 %までで設計されており、起動電流を大きく取って加速度を高めると、モーターが過負荷運転になる場合もあった。そこで1959年（昭和34年）の秋頃から、主電動機の温度上昇限度をオーバーせずに運転線図を作成し運転計画を立てることが当然となり、RMS電流計算により推定する河合肇（国鉄運転局客貨車課）「新しい電車運転理論 運転線図の描き方とR.M.S.電流の計算について (5)」『電車』1961年3月号、交友社、pp.48 - 52。ことが基本となった。
前述のように、101系をモデルチェンジした新型車両では回生ブレーキの採用や出力の増強が見送られ、運転時隔や架線への影響、消費電力量などの経済性なども含めて通勤用途に適した主電動機を新たに設計することになった。消費電力量や起動電流の面からは定格速度を低く取る方が良いが、低く取りすぎると力行率が増して回復運転余力がなくなるほか、高速運転のために極端に界磁を弱める必要が出たり、電気ブレーキ使用時に過電圧になる問題があった岡田直昭（国鉄臨時車両設計事務所）「103系電車の概要」『電車』1963年1月号、交友社、pp.35 - 44。。これらを勘案し、標準形通勤電車用としてMT55形主電動機を開発した。回生ブレーキの採用は定期的に発生する維持費用の低減をはるかに上回る試算になったため見送られた。
103系通勤電車用としては、端子電圧375 VのMT55が設計された。想定される速度域や消費電力量などを考慮し、全界磁定格回転数は1,250 rpmで103系に搭載した場合の定格速度は33.5 km/hという中速形の電動機となった。
本系列の投入先 新型通勤電車の概要がまとまると、どの線区に投入するかが焦点となった。1962年（昭和37年）6月頃には本系列を山手線に投入するのか、捻出される101系の転用先をどうするのか早急に決めるべきだという議論がなされた。
1962年秋の山手線8両化のための変電所増強では、101系6M2Tの限流値300 Aでの運転を想定しており、限流値を350 A → 480 Aにするための変電所増強計画が提案・検討された。変電所増強時点で、本系列4M4Tで限流値415 Aの場合、101系6M2Tの限流値480 Aでの運転とほぼ同等の所要時間で運転を行うことが可能と判断されたため、本系列の山手線投入を早急に決定しなければ、不要な変電所増強を行うことになる。このため1962年10月には国鉄本社運転局・営業局・電気局・工作局などにより「新型通勤電車の投入線区について」がまとめられ、103系の投入線区を山手線・京浜東北線・総武緩行線に絞り込んで議論が続けられた。その結果を踏まえ、同年11月5日の常務会にて本系列は山手線に投入し、101系を総武緩行線に転用することが決定された。
1962年11月15日に渋谷・東京などの変電所増強が完成し、11月19日のダイヤ改正から山手線の一部8両編成化が行われた。電動車比率が上がったことから限流値は300 Aのままとされ、山手線一周の運転時分は5M3Tの旧性能車よりも20秒短縮できたが、変電所増強が完了するまで、新性能化がされながらも旧性能車並に制約を受けざるを得なかったのが、当時の首都圏電力事情である。
量産 1963年（昭和38年）3月25日先行試作車1編成が落成し、9か月に渡る試運転を繰り返した後、12月28日より営業運転に入った。試運転では問題が発生していたものの、早急な新車投入が求められていたことから、最低限の手直しで量産車を発注している。1964年（昭和39年）5月より量産車（ウグイス色）が山手線に配置され、1964年度で202両が製造された。捻出された101系（カナリアイエロー）は中央・総武緩行線に転出し、別途新製された先頭車2両を組み込み10両編成で運用された。
103系は1964年以降の国鉄における通勤用の標準車両として大量に製造され、直流通勤形電車はもとより日本の鉄道車両としても最大の車両数を誇り、1970 - 1980年代（昭和40 - 50年代）の首都圏や近畿圏など日本の都市圏通勤輸送を支えた。JR化後は3500両近い103系がJRに承継されたが運用線区の変更や置き換えなどが行われた。
製造名目