Ｅ５０１系は常磐線快速を取手から土浦に延長および上野〜土浦間の混雑緩和という目的で製造された国内初の交直両用の通勤型車輌です。常磐快速線の１０３系やＥ２３１系と同様に１０連の基本編成と５連の付属編成が存在しますが、通常は常時基本編成と付属編成が併結された状態で運用に入っており、１５両編成の普通列車として上野〜土浦間を専門に運行しています。

　車体は２０９系がベースとなっていますが交直両用のため交流機器を搭載しており、またＭＴ比も２０９系と同じ２Ｍ３Ｔとなっていますが、ギア比を変えることにより120km/h運転が可能となっています。

　日本国内では交直両用ＶＶＶＦインバータはＪＲ西日本の６８１系しか例が無いため、ＶＶＶＦインバータは２０９系のものと違い、ドイツのシーメンス社製のものを使用しています。そのため、加減速時にはドレミの音階を奏でるユニークな車輌となっています。