運行区間:東北本線、常磐線、仙台空港アクセス線 (4月からは仙山線でも運用開始)
JR東日本が仙台地区で運用している455系急行型電車などは、701系が大量投入された後も多くが残存しており、老朽化著しかったことから、車両の取替えが必要になっていた。一方、2007年3月の仙台空港鉄道の仙台空港線開業に伴う乗り入れ車両も必要になっていたことから、併せて新型車両を投入することになった。
そこで開発されたのがE721系で、455系の取替えを目的とした0番台と、仙台空港線(仙台空港鉄道)乗り入れのための500番台、及び仙台空港鉄道が導入するSAT721系の3種類が存在しており、それぞれ帯の色などが異なっている。最高速度は120km/hで、2両編成が基本。
床面を低くしたことで、仙台地区を走る車両としては珍しく、車両入り口へのステップを廃止しバリアフリー化を推進。車内はセミクロスシート(4人がけボックスシートとロングシート)を配置している。また、前面形状も701系を反省してかFRP製の凝ったものとなった。