JR東日本E3系1000番台は、1999年12月、山形新幹線新庄延伸に伴い、2本(L51.52編成)が新造されました。
400系とは違い、アルミ合金製の車体ですが、大きさは長さ20,000mm・幅2,950mmと在来線規格に合わせています。
2005年8月に追加されたL53編成ではVVVFインバータ制御装置の素子がIGBTに変更されました。
なお最高速度は在来線区間では130km/hですが、新幹線区間では400系と同じ240km/hとなっています。
7両編成3本(21両)が山形車両センターに配置されています。