下関運転所(現在の下関総合車両所)の115系非冷房車を置き換えるため、山陽本線下関地区に本形式が投入されることになった。それに伴い以下の改造が吹田工場と高取工場で施工された。
ATS-S形・列車無線の搭載
瀬戸内色への塗装変更
方向幕不使用のため行先表示板（サボ）受けの設置（サボ受け設置位置の弱冷車表記は干渉するため移設されたが、弱冷車表記は移設前後とも使用していない）
1992年5月から運用を開始したが、トイレ未設置が不評だったことからトイレ付きの近郊形電車に置き換えられて広島運転所に転用された。後の転入車とともに広島地区での運用に投入された。
側面方向幕の使用が開始されたがサボ受けは残存（前面方向幕は使用されず、運行表示器には編成番号を掲出。方向幕使用開始後に転入の4両編成1本はサボ受けが未設。）。
車両需給の関係で一部は関西地区に再転属したが、サボ受けは未撤去。
2007年から順次関西地区から転用されてきた113系に置き換えられて廃車になった。その後廃車を免れた3両3本全編成には2008年にクハ103-86・170・171にトイレが設置され、側面方向幕が移設された。
2011年3月1日にE-07編成をもって広島所属の4両編成が消滅した。3両編成に関しても2015年3月14日を持って227系に置き換えられて運用を離脱。これにより下関・広島地区から完全に消滅した。該当列車は朝運用についた後2本連結されて6両編成となる形で下関総合車両所に回送され、その後解体された。