列車內外均由工業設計師奧山清行、川崎重工業合作設計。列車以「編織豐饒的風土及心意」爲設計概念。根據JR東日本的描述，E8系的設計繼承上一代車輛植根山形地區的形象，把山形美麗的風土和處於遠方人們之心靈連繫起來。
車頭鼻形採用跟E6系類似的「箭線型」設計，車頭長9米，較E3系長了3米，但比E6系的13米爲短，以在提速及載客量之間取得平衡。
E8系的車輛塗裝設計跟E3系2014年版塗裝一樣，由白、紫、紅三色構成，車體主色爲「藏王白」；車頭及車頂漆上「鴛鴦紫」；側面貫穿列車的色帶配以「紅花黃」色。
全車採用能夠抑制振動的電氣式主動懸吊系統，以改善乘車的舒適度。
每列7輛編組之列車設置包括綠色車廂及普通車廂2種等級之車廂，載客量爲355人，較上一代的E3系稍微減少39座。
包括普通車廂在內，全列車每個座位均設置交流電插座，並提供車內免費Wi-Fi服務。車廂內及車廂間走廊都設有監控閉路電視。
考慮到冬季時會有許多日本國外遊客以及滑雪愛好者攜帶大件行李及滑雪板乘車，因此在每節車廂均設置了大件行李擺放區。全車共設有3個輪椅停放空間，其中普通等車廂設有2個，較以往車型增加1個。
座席
綠色車廂（Green Car）
採用2＋2佈局之可電動調節的座椅。設有頭枕、讀書燈、餐桌以及交流電插座。
普通車廂
採用2＋2佈局之座椅。設有頭枕、摺疊扶手、飲料甁架、摺疊桌以及交流電插座。
以紅色及黃色爲主題，靈感源自紅花