JR東日本E331系電聯車

车身及机器

E331系的车身以轻量不锈钢制造，车头设计与山手线使用的E231系500番台相似。由于采用关节式转向架，而且使用与转向架中心距离较短的连接方式，令中间的车辆车身全长只有13.4米。车身阔度则比以往的阔体车身加宽39毫米，达2,989毫米。这些因素使E331系的车体拥有和以往列车的车体不同的外观，也是其一大特色。另外，同样是由于采用关节式转向架的关系，每辆车辆均只配属其中一方连接的转向架。但包含控制室的先头车辆和两编组连接的车厢（请参阅编组方式一段）的车辆全长则达16.5米。
车门方面，E331系采用了实验列车E993系的三门设计，和E993系不同的是，E331系的车门不是挂在车身外的，而是和以往的设计一样，安装在车体和车厢的分隔中。车窗则与E231系一体化车窗不同，E331系的车窗则采用209系和东京临海高速铁道70-000系改造车窗的设计──下半部分为固定车窗，只有上半部分车窗是可推下开启的。
此外，E331系的控制室跟新一代的列车一样，以液晶体显示屏取代以往的仪表，更安装了E231系列车运行资讯系统（TIMS）的改良版──先进列车运行资讯系统（AIMS）。而E331系的液晶体显示屏为12.4吋，比2004年后制造的E231系近郊型所采用的10吋屏幕更大。
E331系使用的机器主要都是根据E993系的实验结果而开发。其中动力车辆的关节式转向架采用于E993系试验的直接驱动设计，由电动机直接推动车轴。

车厢

为了照顾视障人士的需要，E331系与同是次世代通勤型列车的E531系和E233系的车门边沿均贴上黄色胶带，在近车门的地板铺上防滑胶垫，并加上关门LED警报灯和209系起使用的关门警告音声。另外，E331系的车厢内除了设有轮椅专用空间外，部分车厢更设有专用的电动斜板，方便使用轮椅的乘客上落。
另外，车门上方与E231系500番台和E233系0番台一样，均装设了情报提供装置，利用两台15吋液晶体显示屏提供列车资讯。其中右方交替显示路线图、所需时间、换乘路线资讯和班次延误资讯；左方屏幕则播放“列车新闻频道”（Train News Channel），提供新闻、天气预报和广告等资讯。当列车收到最新的运行情报时，会立即经情报提供装置提示乘客。此外，E331系是京叶线首列拥有自动广播系统的列车，车厢内的日语广播由三浦七绪子负责配音，英语广播则由Christelle Ciari负责。
E331系的吊环扶手和E233系和E531系一样，采用E993系试验的黑色细长三角形设计，唯一不同的是把颜色改为白色。而优先席的吊环扶手则在2008年初期全部更换为E233系和E531系优先席使用的黄色吊环扶手。其他扶手则采用E231系500番台的设计。
E331系的座位和E231系500番台先头车辆中央的座位采用可变设计，座位的中央部分可旋转，以对应通勤型侧式座位和近郊型对向座位。实际来说，E331系可变座位的构造跟209系3000番台试验的可变座位比较接近，与在仙石线行驶的205系3100番台的可手动调整座位的构造并不相同。

运用

2006年完成后，E331系除了在京叶线进行试车外，也曾进入内房线和外房线进行试车。此外，为了安装实验用转向架，E331系也曾驶入大宫总合车辆中心。
JR东日本计划让E331系在2007年至2010年3年间在京叶线试车，以测试直接驱动的动力模组和关节转向架的优点（在检查和成本方面），然后再决定是否量产此型车辆。
2007年（平成19年）3月18日，E331系在JR东日本修正时间表后正式投入服务，一直运行周末及公众假期的95号班次（列车编号：上行：94、下行：95），原预定扩充服务至平日运行的班次。现时E331系的可变座位均以近郊型对向座位形式运作，预定在平日服务时座位会转换为通勤型侧式座位。
由于E331系的车体长度及车门设计均异于一般车辆，故京叶线沿线车站月台均贴上E331系专用登车位置指示。此外，在列车班次显示板上，E331系的班次会显示为“14辆编组（3门）”（14両（3ドア）），以与普通列车识别。
初期E331系是以“千叶Destination Campaign”的特别列车名义运行。活动于同年4月30日完结后，JR东日本千叶支社以改良部件为由，让E331系暂时停驶，车辆停在幕张车辆中心。同年10月，川崎制造的7辆列车被运回位于兵库的工厂更换部件，同月27日运回幕张车辆中心。而东急制造的7辆列车完成更换部件，运回幕张车辆中心。
经过改良后，于2008年（平成20年）12月再次进行试车，同年12月23日重新投入服务。但2009年5月再度停驶，直到2010年4月3日重新上线服务。
另一方面，自2010年夏季起，JR东日本在京叶线部署E233系5000番台列车，但E331系不在是次更换新列车之列（只更换线内201系、205系和209系列车）。
2011年1月16日起停驶E331系，之后没有再上线行驶。2014年3月25日，唯一的E331系AK1编成被送往长野总合车辆中心，4月2日全车报废解体。