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路运行。2011年甬台温铁路列车追尾事故发生后，由于铁路部门认为当时高铁是新生事物，安全经验匮乏，因此自2011年8月16日起，海南东环铁路运行时速由250公里降至200公里。2017年1月起，海南东环铁路恢复250公里的运行时