２０５系は１０３系の後継として国鉄末期の１９８５年（昭和６０年）にまず山手線に投入されました。山手線ではその後とてつもないペースで量産され、１９８８年には１０３系の全面置き換えを完了しました。

　山手線に投入された１次車は窓が２段式で下段上昇・上段下降式となっていますが、２次車以降はどの線区に投入されたものも１段下降式窓となっています。また、これも全ての線区の車輌にいえることですが、登場時はスカートは取り付けられていませんでした。なお、山手線用として投入された２０５系は他線のに比べて扉窓が小型、２０１系と同じサイズになっています。

　１９９０年には山手線に６扉車のサハ２０４が試作され、翌１９９１年に量産が始まり全ての編成に組み込まれ１１連となりました。サハ２０４は、ラッシュ時には全ての座席が折り畳まれて立席のみになるという究極のラッシュ対応車で、はこのあと横浜線にも投入されました。

　こちらは２０５系の１次車です。上の写真と比べていただければ、窓の違いに気付くことができると思います。２０５系の１次車は２次車以降の１段下降式と違って、窓が２段式で下段上昇・上段下降式の伝統あるものとなっています。

　１次車は１０両編成が４本の計４０両が製造され、４本とも山手線に所属しました。そのため、この１次車にも２次車以降と同様に１９９１年から６扉車が組み込まれています。

　山手線＆京浜東北線ＡＴＣ−Ｐ化や単なる老朽化などを理由に、山手線の２０５系は２００３年から増備されたＥ２３１系５００番台に置き換えられ始め随時他線区に転出していましたが、登場から２０年経った２００５年４月１７日をもってついに全編成が運用から離脱、山手線を引退しました。

　２０５系は当初山手線から転属してきたウグイス色の１０３系のみだった埼京線にも投入され、１９９１年には全車２０５系となりました。山手線の２０５系とほぼ同形ですが、ラインカラーが違うことと前面に路線を示す方向幕があるところが違います。ちなみに山手線はサハ２０４（６扉車）を増結したため１１連ですが、埼京線は１０連です。埼京線の２０５系には京浜東北線からの転属車も含まれています。

　山手線のＥ２３１系５００番台置き換えで余剰となった６扉車サハ２０４をサハ２０５と組み替えた編成もあり、６扉車が２両連続で組み込まれた編成もあります。しかしまだほとんどの編成に６扉車は組み込まれていません。最近方向幕のＬＥＤ化が行なわれており、埼京線での２０５系の天下はまだまだ続きそうです。