После освоения Торжокским вагоностроительным заводом серийного производства электропоездов ЭТ2 и ЭТ2М ОАО «РЖД» настаивало на внедрении в конструкции новых технических решений, направленных на повышение энергетической эффективности. В 2003 году заводом была изготовлена опытная секция ЭТ4Э (головной и моторный вагон) с комплектом электрооборудования на основе коллекторных тяговых электродвигателей с номинальным напряжением 1500 В.

Производителем энергосберегающего электрооборудования выступило ОАО «Силовые машины». Изменения были внесены в конструкцию кабины машиниста. Длина кузова вагонов увеличена с 19,6 до 21,5 м, что позволило увеличить количество перевозимых пассажиров и обеспечил сокращение времени на посадку и высадку за счет увеличенной площади тамбуров.

Испытания электропоезда проходили на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. По результатам эксплуатационных испытаний экономия электроэнергии составила от 13…17 %. После испытаний опытная секция была отправлена на завод-изготовитель.