1950年、80系電車は「湘南伊豆電車」（→「湘南電車」）の愛称の下で東海道線・伊東線での定期運行を開始した。

しかし本系列は、営業開始前から試運転列車の電動車が火災を起こして焼失するアクシデントに見舞われていた。また営業運転でも当初は初期故障の頻発に悩まされ、世間から「遭難電車」と不名誉なあだ名を受けたこともあった。だが、各機器の改良や設計の見直しによる初期故障の解消と、これに伴う性能の安定化が進むにつれ、客車並みの設備と乗り心地、それに何よりスピードアップ効果から利用者の支持を得るようになっていった。

運転開始から程なく「基本10両編成+付属5両編成+郵便荷物車1両」の16両編成での運転を行う様になったが、これは電車としては当時世界最長編成の列車であった。1950年代中期までに東海道本線電化の西進に伴って中部地方に運用領域を拡大し、また京阪神地区や高崎線などにも投入された。

接客設備が電車としては良好であったことから、1950年の運行開始からまもなく伊豆方面への温泉準急列車「あまぎ」に用いられ、高速運転で好評を博した。

その後、1957年には東京－名古屋間を運行する準急列車「東海」、名古屋－大阪間を運行する準急列車「比叡」に、それぞれ準急列車仕様の80系300番台車が投入され、従来の客車急行列車をも凌ぐ俊足により、電車でも長距離の優等列車が務まることを実証した。これはその後、電車による長距離列車が盛んになるきっかけとなり、ひいては東海道新幹線の出現にまで影響を及ぼした。