７２１系は７１１系やそれ以前の車輌の置き換え、札幌近郊区間の通勤・通学輸送の改善、千歳空港へのアクセスを目的としてＪＲ北海道が１９８８年に製造を開始しました。制御方式は７１１系と同じサイリスタ連続位相制御ですが、２Ｍ１Ｔとして130km/h運転に対応しています。なお、１９９３年以降に製造された編成はＶＶＶＦインバータ制御（ＧＴＯ）の１Ｍ２Ｔとなっていて、１０００番台に区分されています。

　通勤用であるため３扉となっていますが、寒冷地であることを考慮してデッキ付きとなっています。全席が転換クロスシートとなっていて、さらに０番台には耐寒耐雪構造として雪切室が設置されてあるため定員はかなり少なくなっています。運転台はワンハンドルマスコンで、外観はステンレスにＪＲ北海道のコーポレートカラーである若草色の帯を巻いています。

　２０００年秋より快速エアポートに充当される車輌は小樽・札幌側から３両目が半室指定席のuシートとなっていて、対象のサハ及びクハが改造され、帯も赤と青の２色になりました。

　２００２年により一部車輌で130km/h運転が開始されましたが、対象車輌は３０００番台に改番されています。