1987年に仙石線の石巻近郊の区間列車用に2両2本4両が追加改造されている。
こちらは103系0番台の4両1本が種車で、中間者を先頭車化する改造が行われた。制御電動車と制御車の向きは統一されている。追加された運転台の部品の一部は101系から流用された。また、当時の103系が水色だったのに対し、本形式では白地ベースの赤と青の太帯塗装となった。
形式
クモハ105形100番台（101：1両）
クモハ103形0番台から改造された。種車が貫通路を持っていなかったので非貫通である。番号の新旧対照は以下のとおり。
クモハ103-149 → クモハ105-101
クモハ105形600番台（601：1両）
モハ102形0番台から改造された。クモハ103形0番台に準じたパンタグラフとクモハ105形100番台と同一の機器が搭載された。番号の新旧対照は以下のとおり。
モハ102-345 → クモハ105-601
クハ105形100番台（105：1両）
クハ103形500番台から改造された。これも種車が地上用だったので非貫通である。これらの種車は冷房化改造が施工されているが、105系化で冷房用MGが無くなるので代替えに105系用の冷房用MGが搭載された。西日本地区のクハ105形100番台からの続番とされている。種車は仙石線がタブレットを使用していた頃に転入したので乗務員室直後の戸袋窓が封鎖されていて105系改造時もそのままだったが、その後の入場時に整備されて戸袋窓が復活した。番号の新旧対照は以下のとおり。
クハ103-599 → クハ105-105
クハ105形600番台（601：1両）
サハ103形0番台から改造された。方向転換の上でクハ103形500番台に準じた運転台が取り付けられた。こちらも冷房用MGが搭載されている。番号の新旧対照は以下のとおり。
サハ103-240 → クハ105-601