Le Z 50000 est un train articulé (c'est à dire avec un bogie entre chaque caisse, comme le TGV) indéformable. La motorisation est répartie sur la longueur de la rame (comme sur l'AGV) avec cinq bogies moteurs parmi les huit ou neuf bogies de la rame. Il circule à la vitesse maximale de 140 km/h avec un bruit moindre que celui des « p'tits gris » puisqu'il ne dépasse pas 81 décibels.
Sa motorisation électrique bicourant (1 500 volts continu et 25 000 volts monophasé) lui permet de desservir l'ensemble du réseau francilien. Sa consommation électrique est 20 % inférieure à celle des matériels en circulation en 2009. Tous les équipements techniques sont logés en bas ou haut de caisse, ce qui permet de dégager les espaces voyageurs de toute armoire technique.
Le Z 50000 est dotée de bogies FLEXX Compact à hauteur réduite. Le freinage, à disques ventilés, est à récupération d'énergie, comme sur la plupart des matériels automoteurs modernes.
Le Z 50000 est doté d'un réseau informatique unique qui relie tous les composants en communiquant selon le protocole IP, comme sur les derniers autorails à grande capacité (AGC). Il permet la communication technique entre le train et l'atelier de maintenance, ce qui peut permettre, dans certains cas, d'anticiper les pannes. En cas d'incident, le système d'autodiagnostic embarqué précise au conducteur en temps réel la pièce défectueuse, le niveau de priorité de l'incident et assure le rôle de guide de dépannage.
Les éléments sont numérotés dans la série Z 50000. La numérotation des voitures d'une rame Francilien est la suivante :
(le troisième véhicule se nomme ZZ 502000 car il est composé de deux bogies jacobs moteur)
Par exemple, les voitures de la rame n° 9 (à 8 caisses) sont numérotées : <Z50017> <ZR501017> <ZZ502017> <ZR503017> <ZR504017> <ZR505017> <ZR506017> <Z50018>.
Les Z 50000 sont marquées en face avant de leur numéro de rame, complété d'une lettre en fonction de leur ligne d'affectation (lettre H pour le réseau de Paris-Nord Ouest).
Deux types de rames sont construites : des éléments longs de 112,50 m à huit caisses articulées, et des éléments courts de 94,31 m, à sept caisses avec une caisse centrale raccourcie, destinés au réseau Transilien Paris Saint-Lazare. Les quais relativement courts de la gare Saint-Lazare, d'une longueur de 190 mètres, imposent en effet une longueur maximale plus courte pour les 55 rames destinées à la banlieue Saint-Lazare, afin qu'elles puissent constituer des rames de deux éléments en unités multiples. Ces rames courtes auront une capacité unitaire d'environ 800 voyageurs, contre environ 1000 pour la « version longue ».
Par ailleurs, ce train se veut le plus écologique possible, plus de 90 % des composants du train étant recyclables.