この改良工事に対して、とりわけ等々力駅周辺で反対運動が起きている。主な反対の理由は「等々力駅周辺の地下化によって東京23区内唯一の渓谷である等々力渓谷の湧水が妨げられ、渓谷の自然が破壊されるおそれがある」との観点である。このため、世田谷区を中心として等々力駅地下化工事技術検討委員会が設立された。同委員会は工事によって環境影響が生じないように第三者的立場から技術的検討を行い、2005年12月に報告書を提出した。2018年4月現在も等々力駅地下化工事は着工されていない。以上の理由から、環境影響評価に伴って等々力駅地下化工事は着工できずにおり、仮に着工されたとしても相当な時間を要することが予想されることや、かつ急行運転開始を2007年度内に間に合わせるために、急遽計画を一部変更して上野毛駅上り線（大井町方面行）に急行通過線が追加された。なお、あくまでもこれは暫定的な措置であり、将来等々力駅地下化工事が完成した際は、上野毛駅での待避は行われない予定であるが、等々力駅での待避に移行された後も上野毛駅の急行通過線は撤去されず、非常用として何らかの形で使用を続けるとしている。
工事完成後、大井町線が溝の口駅まで延伸された。二子玉川 - 溝の口間は複々線となり、外側2線は田園都市線、内側2線が大井町線である。なお、同区間の途中にある二子新地と高津の両駅は、外側の田園都市線にのみホームがある。このため、両駅は田園都市線のみの駅として扱われ、大井町線の駅ではないとされる。前述の通り各駅停車の列車は2系統になる。二子玉川 - 溝の口間で大井町線の線路を走行して高津・二子新地の両駅を通過する各駅停車は種別色が緑となり、二子玉川 - 溝の口間で田園都市線の線路を走行して高津・二子新地の両駅に停車する各駅停車は種別色が青となる。種別色が青の各駅停車は、この複々線区間で田園都市線の線路に転線しているため、厳密には途中で田園都市線を経由して走行していることになる。
前述の通り、田園都市線の混雑緩和を目的とした特定都市鉄道整備事業計画の認定を1995年に受け、「大井町線大岡山 - 二子玉川園（当時）間改良工事および田園都市線二子玉川園 - 溝の口間複々線化工事」として工事が進められた。当初は、上記の事業名称にもある通り大井町線内の改良区間は大岡山から二子玉川までで、急行運転も同区間のみとされた。また、急行待避設備は等々力駅に上り（大井町方面行）、尾山台駅に下り（溝の口方面行）に急行通過線を上下線別々に設置し、同時に両駅を地下化する計画であった。しかし、2000年に計画が変更されて改良区間に大井町 - 大岡山間も追加され、これにより大井町線改良工事は同線全区間が対象となった。同時に、前項で述べた急行通過線は、上下線ともに等々力駅に集約・設置するように変更された。東急電鉄ウェブサイトによると、急行運転は本来ならば2004年の開始を予定していたが、用地買収が難航していることなどから2007年に延び、その後2007年度内に急行運転開始することを発表した後、2008年度内に溝の口駅までに延伸させる計画が発表された。そして、2008年3月28日から大井町線内での急行運転を開始し、その後、溝の口延伸は2009年6月との発表があったが、実際にはさらに延び、7月11日となった。
高校時代に第19回メンズノンノ専属モデルオーディションでグランプリを獲得しデビュー。高校卒業後は大学進学するも中退し、宝飾デザイナーを目指してジュエリーの専門学校に進む。2006年から2011年までパリ・コレクションにも出演。ZUCCaやヨウジヤマモトなどのモデルとして活躍。2012年、映画『桐島、部活やめるってよ』で俳優デビューし、この作品をきっかけにファッションモデルとしての活動を辞め、俳優に転身。このとき演じた菊池宏樹役で第67回毎日映画コンクール・スポニチグランプリ新人賞と、第36回日本アカデミー賞新人俳優賞を受賞した。後述するとおり、2013年にはNHKの連続テレビ小説に上半期（4月 - 9月末）、下半期（10月 - 翌年3月末）と2作連続で出演している。これらの出演により、2013年にはオリコン調べによる「ブレイク俳優ランキング」で4位にランクインした。2014年4月12日、映画『クローズEXPLODE』で映画初主演。2014年12月26日、スポーツニッポン等は、東出が『ホリック〜xxxHOLiC〜』『ごちそうさん』で共演した女優の杏と2015年元日に結婚する予定であることを報道した。同日、連名のFAXで結婚を正式発表。2015年1月1日、埼玉県内の市役所に婚姻届を提出した。同年10月4日、東京・港区の愛宕神社で結婚式を行った。ちなみに杏との出会いは、同ドラマではなく、東出と杏がモデル時代の2006年にパリコレに出演した際、パリの路上で東出から声をかけたという。2016年1月13日、妻の杏が所属事務所のFAXで、双子の第1子、第2子妊娠を発表。5月16日に双子の女児の誕生が公表された。2017年3月31日、妻の杏が所属事務所のFAXで、第3子妊娠を発表。11月7日、11月上旬に第3子となる男児が誕生していた事を発表。2018年、映画『菊とギロチン』や『寝ても覚めても』での演技が評価され数々の男優賞を受賞する。