EMU300型在引進後配屬於當時位於南港調車場的台北機務段,在台鐵的營運規劃中,本型車引進之目的主要做為北高之間的直達列車之用,因此1989年時便開行北高間半直達的1018和1019次自強號,後者並保持北高間3小時47分的自強號電聯車最短行駛時分紀錄。然而在1990年代中期,本型車因轉向架出現瑕疵及推拉式自強號加入營運之後,於是取消了原有的北高半直達列車,改以行駛至中部區域的中短程列車為主,並且加開由台北行駛至基隆的通勤自強號。
直到在1998年替換轉向架後,本型車的運用開始擴及至當時電氣化完工至羅東的宜蘭線,於2000年5月3日改點後開行週五、週六、週日的加班自強號;2001年4月25日改點後,由EMU300型所行駛的1024次自強號更是每日由員林經台北延駛到羅東。
目前EMU300型24輛全數配置於七堵機務段,運用上除平日行駛尖峰直達車由七堵前往彰化,以及假日加開中程列車至中部外;
亦曾開行平日基隆至樹林之間的短程自強號供通勤旅客搭乘。2015年10月15日改點後,則全數開行七堵至中部的自強號列車為主;
並且在2017年9月6日改點後則開行由基隆至中部的自強號列車至今,並長年以3組9輛的運用為主。
2018年3月1日起,本型車逢週日更開行12輛編組的159及126次,為EMU300型後期唯一使用12輛編組的定期運用。
但隨著2021年4月11日EMU300型車軸過熱於中壢站冒火事故,使得本型車運用全數以推拉式自強號行駛,並全數進行特檢,並在2021年11月19日恢復週五行駛之159、140次,但因臺鐵於11月中爆發多起事故,在確保安全營運的前提下,本型車暫時無限期停止運用,也使得2021年11月19日為EMU300型唯一復活行駛的一天。
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△行經大山站附近的EMU300型,擔任1015次海線自強號。 |
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△由EMU300型擔任的1015次自強號,行經鳳山溪橋。 |
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△通過山線南勢站的EMU300型。 |
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△改造完車門的EMU300型行經香山站北。 |
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