2010年10月14日12时16分，由内燃机车头牵引的“和谐号”CRH2-010A综合检测车从粤海铁路南港码头下船，驶向海口火车站，标志着“和谐号”动车组首次登上海南岛。2010年12月30日，海南东环铁路通车。本线开通时所使用的列车大多数为CRH1A型和谐号电力动车组。2016年11月18日起，海南东环铁路上行驶的列车陆续更换为CRH1A-A型和谐号电力动车组，现已全部更换。2011年博鳌亚洲论坛年会期间，CRH380A曾经在海南东环铁路运行过。年会结束后，车底转配至北京铁路局，已不再在海南东环铁