Spécialement conçues pour les liaisons entre Londres, Paris et Bruxelles, empruntant le Tunnel sous la Manche, ces rames sont très différentes des autres rames TGV. Elles sont composées de deux demi rames, chacune formée d'une motrice et de neuf remorques, dont celle d'extrémité côté motrice a un bogie motorisé.
La longueur totale de la rame atteint donc 400 m, l'équivalent d'une unité multiple de rames TGV classiques. Chaque demi rame de 200m est indépendante, et la liaison les reliant est prévue pour être scindable à tout moment notamment en cas d'incident dans le Tunnel sous la Manche.
La motorisation notamment conçue par la filiale britannique de GEC Alsthom (le britannique GEC fut racheté par Alsthom à la fin des années 80) fait appel à douze moteurs de traction asynchrones, après une longue mise au point sur la BB 10003, les bogies d'extrémité des remorques sont motorisés (comme sur les TGV Sud Est). L'alimentation a lieu par troisième rail 750 V continu sur le réseau britannique, par caténaire 3000 V continu en Belgique et par caténaire 25000 V 50 Hz en France et sur les lignes à grande vitesse.
En outre, une partie des rames SNCF a rapidement été transformée pour pouvoir rouler aussi sous 1500 V continu, permettant des relations vers les Alpes ou Nice. Depuis l'ouverture totale de la ligne à grande vitesse britannique en 2007, les rames Eurostar ne fréquentent plus le réseau traditionnel alimenté en 750 V par troisième rail, et les frotteurs ont donc été déposés. De facto, les rames sont donc bicourant ou tricourant.
Trois rames quadricourant appartenant à la SNCF ont été vers 2001 retirées du roulement Eurostar afin d'être confinées à des relations sur la LGV Nord, à une époque ou le parc TGV manque cruellement de rames suite à l'ouverture de la LGV Méditerranée. Ces rames gardent leur livrée d'origine mais reçoivent un logo TGV dans un motif bleu au niveau des cabines de conduite, et ont ensuite été rejointes sur cette utilisation par les rames NOL. Toutes furent réformées en 2014.
Les aménagements des rames Eurostar ont déjà subi plusieurs rénovations, d'abord en 2003 - 2004, puis à partir de 2008. La livrée extérieure, faisant appel au blanc, jaune et bleu marine, n'a, elle, que légèrement évolué notamment au niveau du logo à la fin des années 2000.
Parallèlement à la livraison des nouvelles rames Siemens E320, une nouvelle livrée accompagnée d'une rénovation des aménagements intérieurs a été introduite en 2014 sur une partie du parc (9 ou 15 rames sur 28 ?) désormais appelé E300, les rames non traitées étant réformées malgré leur jeune âge. Les motrices conservées recevraient toutes les appareillages pour fonctionner sous 1500 V continu, y compris pour celles provenant des parcs BR ou SNCB.
| Caisse | Numéro | Caractéristiques |
| Motrice 1 | 373xxx | motrice impaire |
| Remorque R1 | 373xxx1 (R1) | bogie moteur, 48 places de 2eme classe |
| Remorque R2 | 373xxx2 (R2) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R3 | 373xxx3 (R3) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R4 | 373xxx4 (R4) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R5 | 373xxx5 (R5) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R6 | 373xxx6 (R6) | remorque bar |
| Remorque R7 | 373xxx7 (R7) | 39 places de 1ere classe |
| Remorque R8 | 373xxx8 (R8) | 39 places de 1ere classe |
| Remorque R9 | 373xxx9 (R9) | 25 places de 1ere classe, intercirculation sécable |
| Remorque R10 | 373yyy9 (R10) | 25 places de 1ere classe, intercirculation sécable |
| Remorque R11 | 373yyy8 (R11) | 39 places de 1ere classe |
| Remorque R12 | 373yyy7 (R12) | 39 places de 1ere classe |
| Remorque R13 | 373yyy6 (R13) | remorque bar |
| Remorque R14 | 373yyy5 (R14) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R15 | 373yyy4 (R15) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R16 | 373yyy3 (R16) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R17 | 373yyy2 (R17) | 56 places de 2eme classe |
| Remorque R18 | 373yyy1 (R18) | bogie moteur, 48 places de 2eme classe |
| Motrice 2 | 373yyy | motrice paire |
Chaque demi rame a sa numérotation spécifique : xxx correspond au numéro de la motrice impaire, et yyy à celui de la motrice impaire.
A noter que des rames identiques mais plus courtes (14 remorques au lieu de 18) ont été construites pour des relations au Nord de Londres qui n'ont jamais vu le jour (rames "North Of London"). Après avoir été longtemps inutilisées, elles ont louées à la SNCF à partir du milieu des années 2000 pour utilisation sur la LGV Nord (trains roulant uniquement en France). Leur location a cessé en 2015, suite à l'arrivée de rames Duplex ; vu leurs spécificités, leur courte carrière prit fin à ce moment-là.
