振り子式というのは、曲線区間で車体を傾けることによって、乗客が感じる遠心力を緩和し、乗り心地が向上するシステム。しかし、これでは曲線通過速度が遅くなってしまうため、クーラー等の機器も床下に置くなど低重心化を図り、加えて徹底した軽量化によって、車両に生じる遠心力による曲線通過速度を向上させた。さらに、ブレーキシステム等を大幅に強化し、国鉄の特急型電車としては最高の加減速性能を持つに至り、スピードアップを実現した。

　ところが、この自然振子式というシステムは、カーブ区間に入り振子作用で車体が傾くまでにタイムラグを発生せてしまい、かえって乗り心地が悪くなるという弊害を引き起こした。これはコロ（台車と車体の間にある車体傾斜のためのコロ）の抵抗力の調整によって問題が多少解決したが、抜本的な解決には至らなかった。

　「しなの」で運転を開始した３８１系は、紀勢本線の特急「くろしお」、山陰本線・伯備線の特急「やくも」に投入され、今に至る。当初、山陰本線の城崎電化の際にも「北近畿」用に投入する計画もあったが、危機的財政のため（３８１系自体の単価も異様に高かったこともあり）実現しなかった。

　ＪＲ東海では、後継車両の３８３系の登場で１９９６（平成８）年に定期運用を終了。長らく臨時「しなの」で運用されてきたが、最後まで現役だった編成が２００８（平成２０）年ＧＷに運用されてすぐに廃車となり、今や保存用に４両１編成（車籍なし）が残るのみ。

　一方、ＪＲ西日本では塗色の変更、車内設備の更新など大がかりなリニューアルが行われ、現在も活躍中。なお、３８１系先頭車前面には、最初に登場した扉のついている貫通型と非貫通型があるが 、最初に登場した貫通型は全車が引退した。