101系の問題点を克服し、標準型通勤電車を設計するための基本資料として1960年3月末に回生ブレーキを搭載した101系910番台を試作し、同年6月から試験を開始した。試験の結果イニシャルコストが高いこともあって回生による消費電力の削減と照らし合わせて考えても大量生産をしなければならない通勤形電車に搭載するには不適切な結果だった。
また、小田急2400形と同じ120KWのMB3039A形電動機を101系2両に搭載して1961年1月に中央本線と山手線で試験を行った。その結果、回生ブレーキを採用できない状態で主電動機のみをパワーアップさせることはできないため国鉄のの1961年度技術課題では回生ブレーキ試作車を大阪環状線に転じて増備車と合わせて編成単位での長期試験も検討された。