デハ8000形とユニットを組み、電動空気圧縮機、補助電源装置を搭載する中間電動車である。百の位はユニットを組むデハ8000形と同一でデハ8000形同様1992年から1997年に68両が製造された。6両編成の3両目に8000番台（デハ8051-デハ8064）、5両目に8100番台（デハ8151-デハ8164）、4両編成の3両目に8200番台（デハ8251-デハ8264）、8両編成の3両目・7両目にそれぞれ8000番台（デハ8071-デハ8083）・8100番台（デハ8171-デハ8183）の車両が組み込まれている。6両編成の8000番台、8両編成の8100番台以外には京王八王子寄りにパンタグラフ1基が搭載されている。
主制御装置、パンタグラフを搭載する中間電動車である。パンタグラフは京王八王子寄りに1基が搭載されている。編成位置により番号の百の位が異なっている。6両編成の2両目に8000番台（デハ8001 - デハ8014）、4両目に8100番台（デハ8101-デハ8114）、4両編成の2両目に8200番台（デハ8201-デハ8214）、8両編成の2両目・6両目にそれぞれ8000番台（デハ8021-デハ8033）・8100番台（デハ8121-デハ8133）に附番された車両が組み込まれている。1992年から1997年にかけて合計68両が製造された。
8000系は以下の形式で構成される。各形式とも同一編成中で下2桁は同番号または同番号+50となっている。8両編成は下2桁が21(71)から附番されている。ここでは新製時の形式構成・両数を述べ、後年の改造については各改造の項にまとめた。「デ」は電動車を、「ク」は制御車を、「サ」は付随車を、「ハ」は普通座席車を指す略号であり、形式名の前のカタカナ2文字はこれらを組み合わせたものである。
毎分吐出容量2130リットルのHS-20D形がデハ8050形・サハ8550形全車と4両編成のクハ8700形に搭載された。
4両・6両編成では6000系5扉車と同一の静止形インバータ（SIV、AC200 V、出力130 kVA）が、8両編成では出力190 kVAの静止形インバータが採用された。各編成ともデハ8050形に1台が搭載されている。
7000系用と同一設計の車体直結式空気ばね式東急車輛製造（以下、東急）製TS-823A動力台車、TS-824付随台車が採用された。動力台車は交流モーター装架のための設計変更が行われたが、直流モーターを搭載することもできる設計となっている。1999年製造の2編成は東急製ボルスタレス式TS-1017動力台車、TS-1018付随台車に変更された。TS-1017とTS-1018では片押し式のユニットブレーキが採用された。
制動装置は電気指令式が6000系・7000系に引き続いて採用された。8000系では日本エヤーブレーキ製HRDA-1となり、3ビットの信号線を用いた7段階の制動力が得られる。電動車2両と非電動車1両の3両または電動車・非電動車それぞれ2両の4両を1組として回生ブレーキを優先する制御が採用され、回生ブレーキだけで必要制動力が得られない際はまず非電動車の空気制動を作動させ、次いで電動車の空気制動が作動する。空気ばね圧力を歪ゲージで検知する応荷重器が装備され、空気ばね圧力は空調制御にも利用されている。ブレーキ不緩解が発生した場合、その車両の車側灯が点灯するとともにガイダンス表示器、各車のブレーキ制御器に表示される。
Reteネットワークの左半分をアルファネットワークと呼び、これが識別ネットワークとして機能する。WME の属性と定数値とのパターンマッチを行う単純な選択機能を提供する。また、1つの WME 内の 2つ以上の属性を相互に比較するといった機能もある。ノードが表している条件群にマッチした WME を次のノードに渡していく。多くの実装では、ルートノードの直接の子ノードは WME の実体識別子や事実型を調べる。従って、同じ実体型の WME はアルファネットワーク上の同じ経路を通っていくことになる。識別ネットワークでは、アルファノード（1入力ノード）群の連なりの最後にアルファメモリと呼ばれるメモリがある。このメモリは、その経路の条件にマッチした WME群を格納する。条件群のうち1つでもマッチしなかった WME はアルファメモリには格納されない。アルファネットワークは条件の冗長性をなるべく無くすように分岐してネットワークを形成している。識別ネットワークの中間ノードに追加のメモリが用意されている場合もある。これは性能低下の要因にもなるが、Reteアルゴリズムに動的にルールを追加/削除する場合に役立ち、識別ネットワークのトポロジーを動的に変化させるのに使われる。別の実装方式が Doorenbos で説明されている。この場合、識別ネットワークは一群のメモリとインデックスによって代替されている。インデックスはハッシュテーブルを用いて実装する。各メモリには1つの条件にマッチする WME が格納され、インデックスはそれらをパターンによって参照する。この方式は WME が固定長のタプルの場合のみ有効であり、各タプルの大きさは小さくなければならない（3-タプルなど）。また、この方式では条件パターンが、定数と等しいかどうかの比較だけに限られる。WME が Reteエンジンに投入されると、インデックスを使って WME の属性とパターンマッチする条件を持つメモリの位置を取り出し、WME を直接そのメモリ位置に格納する。この実装ではアルファノードが不要である。しかし、等しいかどうかの比較以外の条件（大小比較など）を実装しようとすると、メモリに格納する前に従来的なアルファネットワークを通す必要がある。代替案として、そのような比較を以下で述べるベータネットワークで行う方式がある。