JR東日本の新幹線標準型車両として、開業を控えていた北陸新幹線（(当時の暫定名称)長野行新幹線）高崎駅 - 長野駅間「あさま」用および200系の置き換えも念頭において設計・開発された。

1995年（平成7年）に先行試作車が落成し、1997年（平成9年）3月22日に東北新幹線で「こまち」と連結する速達「やまびこ」で営業運転を開始した。

落成当初のJR東日本が監修した資料では、北陸新幹線用車両はE2系、秋田新幹線併結用車両は E2'系 （ダッシュが入る）の名称を使用している[3。  

高速運転時の騒音・環境対策として、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が行われた[3]。車体はアルミニウム合金製である。シングルスキン構造を主体に側構体にダブルスキン構造を用いた編成もある。客用扉にはプラグドアを採用して、車体表面を極力平滑化することにより空力音を低減した[3]。前照灯は運転席上部にシールドビーム式を4灯、その両側に尾灯を配置している[3]。

車体側面には行き先・列車種別・座席表示を兼ねたLED式行先表示器が設置されている。