4000形の車体は軽量ステンレス製で、E233系をベースにしています。先頭部は丸みを帯びたオリジナルのデザインでブルーと前照灯周りの形状が独特の雰囲気を出しています。車内は大型の袖仕切に一人あたりの区分がわかりやすいバケットシートとLCDモニタによる車内案内表示装置を備えております。
制御装置はIPM-VVVFインバータ制御、補助電源装置はIGBT-SIVとしています。二重化により信頼性を高めているのもE233系と同じです。制動方式は電気指令式電空併用制動で、TIOSを介して編成全体で制御されます。集電装置はシングルアーム式パンタを1編成あたり3台搭載しています。
写真の4055Fは2007年11月に東急車輌で完成したもので、4000形の1次車に相当します。4000形は千代田線用ATO関連改造工事が行われ、さらにJR常磐緩行線におけるワンマン運転対応用設備の増設が進められています。