北海道初の国鉄電車として1967年に試作車が登場。1968年から量産開始された。
かつては旭川〜札幌間の急行「さちかぜ」(旭川〜札幌間ノンストップ)・「かむい」に使用されたこともあり、内装も固定式クロスシートが基本だったが、781系電車の導入に伴うL特急「ライラック」の増便とともに急行としての利用がなくなり、以降はローカル列車専用となる。
ローカル列車としての利用にあたっては、片側2ドアだったため札幌地区の都市化とともに乗降に時間を要するなど一部でダイヤ遅延の影響が出るようになった。その対策として片側3ドア化(ただし3両編成の中間車は構造の都合上ドア増設は行われなかった)の他、試験的にドア付近のデッキ撤廃・座席のロングシート化の改造を施されたものもある。この結果は後の731系電車・キハ201系気動車に反映されることになる。
札幌近郊では721系電車・731系電車・733系電車・735系電車への置き換えが進められており、製造年代の古い車両の一部では廃車が進んでいる。ただ、比較的製造からの年数の浅い1980年製造車両については、冷房化改造・シングルアーム式パンタグラフへの載せ換えなどを行った上で当面、延命させる。
2011年6月にはドア増設及び冷房改造未施工のS-110編成1本(3両)が導入当時の塗装(右上写真の前代)に戻され、載せ替えられたシングルアーム式パンタグラフを除き、かつて急行として利用されていた時点とほぼ変わらない外装となった。さらに2012年5月にはS-114編成1本(3両)もS-110編成同様、導入当時の塗装に戻された。他の非冷房編成と共通で運用されている。
現在では主に岩見沢〜滝川〜旭川間と苫小牧〜東室蘭・室蘭間で使用されている。整備の関係など、札幌運転所への回送を兼ねて手稲駅方面へ乗り入れる列車もあるが、本数はきわめて少ない。
なお、札沼線の電車化が完了する2012年10月に、既存の711系を含めた札幌圏の電車有効活用のため、苫小牧〜東室蘭・室蘭間に使用される分については札沼線電化まで使用されたキハ143系気動車へ振り替える方針となっている。
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