국철 101계 전동차는 일본국유철도(JNR)가 1957년부터 제조한 직류 통근형 전동차이다. 국철 최초의 '신성능 전동차'로서, 이전까지 사용되던 츠리카케 구동 방식의 구형 전동차와는 근본적으로 다른 구조를 채택했다. 개발 당시에는 모하 90계로 불렸으나, 1959년 차량 형식 칭호 개정을 통해 101계로 변경되었다. 이 차량의 등장은 소음이 심하고 승차감이 떨어지던 구형 차량 시대를 마감하고, 일본 철도 기술의 현대화를 알리는 중요한 전환점으로 평가받는다.

기술적인 측면에서 101계는 중공축 평행 카르단 구동 방식을 채택하여 구동 소음과 진동을 획기적으로 줄이고 고속 주행 성능을 향상했다. 제동 장치로는 응답성이 뛰어난 전자 직통 제동(SELD)을 사용하여 운전 조작의 용이성과 안전성을 높였다. 또한 차체는 경량화된 전금속제 차체로 제작되었으며, 차체 길이 20m급에 1,300mm 양미닫이 4도어 구조와 롱시트 배치를 적용해 통근 시간대의 극심한 혼잡을 완화하는 데 중점을 두었다. 이러한 차체 구조와 사양은 이후 등장하는 국철 통근형 전동차(103계, 201계 등)의 표준 규격이 되었다.

개발 초기 101계는 모든 차량에 전동기를 탑재하는 '전 M차' 편성을 전제로 설계되었다. 이는 높은 가감속 성능을 확보하여 역 간 거리가 짧은 노선의 표정 속도를 높이고 수송력을 증대하기 위함이었다. 그러나 당시 일본의 전력 사정과 변전소 설비가 전동차의 막대한 전력 소비를 감당하지 못해 과부하 문제가 발생했고, 결국 동력이 없는 부수차(T차)를 편성 내에 삽입하여 성능을 낮춰 운용해야 했다. 이러한 경제성과 전력 설비의 한계로 인해, 101계의 설계를 바탕으로 기어비를 변경하고 경제성을 중시한 103계 전동차가 이후 주력 차종으로 개발되는 계기가 되었다.

101계는 일본 국철의 '노선별 차체 색상 구분'을 정착시킨 차량으로도 유명하다. 최초 도입된 주오선 쾌속에는 선명한 오렌지 버밀리온 색상이 적용되었으며, 이후 야마노테선에는 카나리아 옐로, 게이힌 도호쿠선 등에는 스카이 블루 색상이 도입되었다. 이러한 색상 구분은 승객들이 복잡한 도심 구간에서 탑승할 노선을 직관적으로 구별할 수 있게 하였으며, 현재 JR 그룹의 각 노선을 상징하는 라인 컬러 시스템의 시초가 되었다.

1987년 국철 분할 민영화 이후 JR 동일본과 JR 서일본 등에 승계되어 운용되었으나, 차량의 노후화와 냉방 장치 탑재 개조의 어려움 등으로 인해 순차적으로 신형 차량으로 대체되었다. JR 노선에서는 2003년 11월 난부 지선 운용을 끝으로 완전히 은퇴하였다. 일부 차량은 치치부 철도 등 지방 사철로 양도되어 1000계라는 이름으로 제2의 차생을 보냈으나, 이들 역시 연한 도래로 인해 2014년을 끝으로 현역에서 물러났다. 101계는 비록 전력 시설의 미비로 초기 구상대로의 고성능을 온전히 발휘하지는 못했으나, 현대 일본 전동차 기술의 기틀을 마련한 기념비적인 차량으로 철도사에 기록된다.