向日 町 運転 所 に は 481 系 の 、 仙台 運転 所 に は 483 系 の 増 備車 として 配置 さ れ た ほか 、 1972 年 から は 青森 運転 所 （ 現 ・ 青森 車両 センター ） に も 配置 さ れ た 。

高 需要 から 12 両 化 さ れる 「 ひばり 」 「 やまびこ 」 用 として 、 1970 年 から 1972 年 にかけて 全車 仙台 運転 所 に 新 製 配置 さ れ た 。

1972 年 下半期 から 製造 さ れ た グループ で 、 向日 町 運転 所 ・ 仙台 運転 所 ・ 青森 運転 所 に 新 製 配置 さ れ た 。

青森 ・ 仙台 に 新 製 配置 後 分割 民営 時 まで に 各地 に 転 配さ れ 、 603 が JR 東日本 に 、 604 以降 は JR 西日本 に 承継 さ れ た 。

1968 年 10 月 1 月 の ダイヤ 改正 で 東北 特急 は 上野 方 先頭 車 を クロ 481 形 と し た 9 両 編成 に 統一 さ れる こと に なり 、 仙台 運転 所 所属 の サロ 481 形 全車 に 郡山 工場 で 施工 し た 先頭 車 化 改造 で ある 。

改造 後 も 仙台 所属 で 運用 さ れ た が 、 1975 年 に 7 両 とも 南 福岡 電車 区 に 転出 。

仙台 運転 所 に 配置 さ れ た クハ 481 - 19 - 30 ・ 101 ならびに クロ 481 - 1 - 5 ・ 51 - 57 ・ 101 の タイ フォン は 元々 スカート 部 設置 で 次 の 3 タイプ が 存在 し た 。

全 編成 とも 仙台 車両 センター に 所属 し 郡山 総合 車両 センター が 改造 施工 を 担当 し た 。

東武鉄道 乗り入れ 特急 「 日光 ・ きぬ が わ 」 に 投入 さ れ て い た が 、 253 系 1000 番台 の 投入 に 伴い 2011 年 2 月 10 日 に 仙台 車両 センター に 再度 転出 。

2006 年度 改造 車 は 仙台 に 所属 し 快速 「 あ いづ ライナー 」 で 運用 中 で ある が 、 2011 年 6 月 に 国鉄 色 へ の 塗装 変更 を 施工 。

1965 年 、 仙台 運転 所 に 44 両 を 配置 し 「 ひばり 」 2 往復 「 やまびこ 」 1 往復 に 以下 の 編成 で 運用 を 開始 。

これら の 増発 により 仙台 運転 所 に 続い て 青森 運転 所 に も 配置 。

1975 年 3 月 10 日 ダイヤ 改正 で さらに 「 ひ たち 」 が 2 往復 増発 で 8 往復 体制 と なる が 、 仙台 運転 所 の 12 両 編成 から は クロ 481 形 と サハ 481 形 を クハ 481 形 と サロ 481 形 に 差替え た 。

また 、 仙台 の 9 両 編成 が サシ 481 形 → サハ 481 形 に 置換え られ た ほか 、 食堂 車 を 営業 休止 する 列車 も 設定 さ れ た 。

後 に 青森 運転 所 や 仙台 運転 所 から も 車両 が 転入 する が 、 一部 は 本州 に 再 転出 し た 。

東北 地区 へ の 1000 番台 集中 投入 により 、 捻出 さ れ た 青森 運転 所 の 在 来車 は 、 仙台 運転 所 と 金沢 運転 所 に 転出 する こと に なっ た 。

さらに 、 仙台 運転 所 の 9 両 編成 から サシ 481 形 を サハ 481 形 へ 置き換える こと に なっ た 。

また 、 仙台 運転 所 から も クハ 481 形 200 番台 2 両 と サロ 481 形 1 両 、 MM ' ユニット 4 組 8 両 の 計 11 両 が 南福岡 に 転属 し て いる 。

この ため に 青森 運転 所 ・ 秋田 運転 区 ・ 仙台 運転 所 を 中心 に 他 地区 へ 次 の よう な 広域 転 配 が 実施 さ れ た 。

「 ひ たち 」 編成 で は サシ → サハ 置換え の ため に 九州 から 仙台 へ の 転出 も 実施 さ れ た 。