一部区間がスーパー特急方式で着工されていたため、将来的にはその新線を高速走行することを念頭に最高時速160km/hという在来線としてはかなり高い速度で走行できるように設計されました。結局北陸新幹線は全線がフル規格となったものの、「はくたか」が経由する北越急行ほくほく線ではこの設計を生かして160km/hで営業運転を行っています。当系列は安定した高速走行と曲線通過性能を向上させるため低重心設計であり、その曲線通過性能は自然振り子式の振り子装置を採用した国鉄381系に匹敵します。分割・併合ができるように貫通型の先頭車も製造され、また当系列が683系と併結することができることもあり柔軟な運用を組むことができます。警笛にはミュージックホーンを採用し、後にこれは681系以降のJR西日本が開発した特急型車両にも搭載されています。番台区分には量産先行車である1000番台と、量産車である0番台、それに北越急行が所有する2000番台「スノーラビット」車があります。最初は量産先行車が「雷鳥」の臨時列車に投入され、後に0番台が「サンダーバード」や「はくたか」、それに朝夜の通勤輸送を目的とした特急列車に投入されました。サンダーバード系統に使用されている編成はT編成、はくたか系統に使用されている編成をはW編成とされ、運用が分けられています。2000番台も0番台と同時期に使用が開始されており、はくたか系統に使用されている0番台および683系と運用が共通となっています。後に683系を増備することによってサンダーバード系統に使用されていた681系の一部をはくたか用へと転用し、当時はくたか系統に使用されていた485系を置き換える計画が実行されましたが、それに際して転用された681系には単線のトンネルへ高速で進入する際に発生する微気圧波への対応のため、気密性を強化するなどの改良が施されています。(鉄道総研)が在来線の営業最高速度を140km/hにすることを目的とした非常ブレーキ試験では当系列が使用されています。乗り入れていたことがあり、また冬季にはシュプール号として長野駅まで乗り入れるなどの実績があります。画像をクリックすると拡大できます。