E2系列車最初於1997年3月22日開始在東北新幹線上運行，這標誌著其正式服役。E2系的設計初衷是為了替換200系新幹線列車。在東京至盛岡區間，E2系會與小町號重聯運行，並在盛岡站解掛小町號前往秋田。由於E2系的開發和製造時間較早，服役時間較長，因此衍生出了多個型號，其中E20番台和E21000番台最為人所熟知。
E2系列車不僅在日本新幹線服務中發揮了重要作用，也是中國高鐵事業發展的重要基石之一。2004年，中國鐵道部與日本企業簽訂了技術和車輛轉讓契約，引進了E2系動車組的技術和配套設施，總價值達92億人民幣。首批引進的車輛被稱為CRH2A，這些車輛和技術為中國鐵路的第6次大提速提供了基礎。此後，中國鐵道部根據需求開發了CRH2B、CRH2C等細分車型。CRH2C是中國第一款高速動車組，其技術指標包括持續運營時速330公里，最高運營時速350公里，最高實驗時速392公里，成為當時中國鐵路之最。
2011年7月23日晚發生的事故雖然不涉及車輛和速度問題，但在國際上引發了對中國鐵路的質疑。此後，鐵道部將高速動車組的運行速度降至300公里/小時，直至CR400系上線運營後，部分線路的速度才恢復到350公里/小時。
為了紀念東北新幹線開通40年，JR東日本將一列E2系1000番台塗裝成200系新幹線的樣式。這一舉措不僅是對歷史的致敬，也促進了相關模型產品的推出。Kato和Tomix都以此為靈感，推出了特別企劃版的模型，其中Kato版本因在重連鈎和漆面做工方面的優勢而更受青睞。