中原之星动车组出厂后配属郑州铁路局，用作运行于京广铁路的郑州站与武昌站之间，于2001年11月18日起投入服务，最初编组以6节车厢运行，包括2节一等车软席车厢和4节二等车厢，定员548人。因成本效益问题，曾于2002年5月10日起停驶。后经四方厂进行改造，加造8节车厢，列车编组扩编至14节车。动车组总功率增加达到6 400 kW。最初出厂时是没有真空集便装置，改造期间安装真空集便装置。改造工程于7月8日完成，并于9月28日再度投入服务，载客量增至1 398人。当时是中国铁路编组最大的电动车组，但已经退役。

中原之星也是我国自主研发的动力分散型电动车组；也是在京广铁路线投入商业运营的第一列动车组。但是由于列车属实验性，经常出现问题在所难免，有时需以机车牵引运营。许多列车乘务员、火车站工作人员以及维修工提起“中原之星”都说那是出了名的“病车”。

2006年，中原之星动车组被停运封存至今。