400系・500系はいずれも少数派であり、また400系は後に500系に改造編入されるなどこの両者は異端の存在です。

400系は昭和28（1953）年に登場しました。2連1本のみの存在です。モータ出力が低いので全車電動車です。

200系と同じ車体のロングシート車です。足回りは直角カルダン駆動で、試作車的な意味合いの強い形式です。

500系は昭和29（1954）年に2連2本が登場しました。1M1Tであり、国鉄制式142kWモータを搭載しています。

西京初の20m大型車であり、初の全鋼製軽量車体です。また最後の完全新製つりかけ車でもあります。

300系を2連（1M1T）6本から3連（2M1T）4本に組み替えクロスシート化するため増備されました。

座席は西京初の転換クロスシートであり、少数派ながらも急行として華々しく活躍しました。

500系登場で200系クロスシート車の一部を格下げできるようになったため、それらの一部をロングシートに格下げ改造する際に余ったクロスシートを生かして300系を急行車に改造しました。

300系改造で車両が不足するため、試験の終了した400系が営業運転に入るようになりました。

その後500系は全車電動車化、一方400系は付随車化され500系に挟まれ2M1Tの3連2本を組成しました。400系の車体載せ替え・500系編入や冷房化といった改造や編成組み替えなどを経ながらもカルダン駆動の新性能急行車に混じり長く急行として活躍しましたが、昭和55（1980）年に急行運用から撤退しました。