Los trenes de la serie 103, denominado por Siemens como Velaro E, son una continuación de los trenes ICE 3 para la alta velocidad en Alemania y fueron solicitados en julio de 2001 para la puesta en marcha de la línea de alta velocidad desde Madrid hasta la frontera francesa pasando por Barcelona.

El tren tiene una capacidad para 404 pasajeros sentados y distribuidos en 264 en clase turista, situados en los coches 5, 6, 7 y 8, 103 pasajeros en clase preferente situados en los coches 2 y 3, y 37 pasajeros en clase club, situados en el coche 1. En el coche número 4 se encuentra el coche cafetería, junto a una zona de atención al viajero, un departamento para el jefe de tren y otro para la tripulación. Todos los asientos de toda la composición son orientables en el sentido de la marcha, excepto los asientos con mesa, donde un grupo tendrá que ir marcha atrás.

Dispone también de un control integrado de todas las funciones del tren, y de esta manera simplifica las tareas de mantenimiento del vehículo. La tracción distribuida permite que el tren circule en composición de semitren, con sólo cuatro coches. En este caso, la distribución de masas no se modifica y la potencia se reduce a la mitad, pero siguen estando motorizados el 50 por ciento de los ejes. Para alcanzar una gran fiabilidad y disponibilidad el tren está dotado además de equipos redundantes.

Los trenes ICE 3 fueron los primeros trenes europeos que incorporaron el concepto de tracción distribuida, donde seguían los pasos de la serie 700 de los trenes japoneses Shinkansen, de esta manera se puede aprovechar al máximo, en beneficio de los pasajeros, el espacio de las unidades, desde una cabina de conducción en un extremo a la otra en el otro extremo, incrementando el espacio en un 20%. Así su equipo eléctrico está distribuido a lo largo del vehículo, bajo el bastidor de los coches, donde la mitad de los ejes de rodadura, 16 de los 32, están motorizados.

Esta manera de dar tracción a las unidades favorece a la adherencia rueda-carril, con una mayor capacidad de aceleración, y una mayor respuesta ante rampas pronunciadas. La distribución de los motores, convertidores, transformadores, equipos de frenado y servicios auxiliares, bajo los bastidores, reparte de forma homogénea las masas del tren y así se evita tener zonas con elevada tara en las cabezas motrices de los trenes tradicionales.

Cada motor de 550 kV está instalado en el bastidor del bogie, situado de forma paralela al eje sobre el que actúa y acoplado mediante un conjunto flexible que absorbe los movimientos relativos debidos a que el eje, solidario con las ruedas, está en contacto directo con la vía. El motor, acoplado al bastidor del bogie, está situado en la cadena de transmisión después de la suspensión primaria. Esta configuración aporta una gran estabilidad de marcha, además de aumentar la confortabilidad.

El peso por eje es inferior a las 17 t lo que reduce los esfuerzos sobre la vía transmitidos por las ruedas, y por tanto reduce los costes de mantenimiento tanto de vía como de ruedas. La distribución de los motores supone que, los esfuerzos de propulsión se transmiten al carril de una forma más segura y eficaz en condiciones de baja adherencia, carril mojado y grandes pendientes.

Los coches extremos disponen de cabina de conducción y llevan cuatro motores, situados en cada uno de los dos ejes de los dos bogies, alimentados de forma independiente por un único convertidor de 2.200 kW de potencia. Los transformadores y reactancias de entrada van colocados bajo el bastidor del coche adyacente, segundo y séptimo de cada composición, que es un coche remolque, ya que no lleva motores de tracción. Los coches tercero y sexto incorporan cuatro ejes motorizados y alimentados por un convertidor único, de la forma descrita para los coches extremos. Los coches cuarto y quinto, de la misma manera que los segundos y séptimos, no disponen de motores y bajo el bastidor llevan el resto de equipos eléctricos auxiliares como la batería y su cargador. Los dos pantógrafos van situados sobre los coches dos y siete.

En estos trenes AVE se ha incrementado la potencia de propulsión en un 10% respecto a los ICE3, para incrementar la velocidad máxima y poder garantizar las dos horas y media entre Barcelona y Madrid.