2016年度に3両編成2本・2両編成2本の計10両が、2017年度に3両編成2本・2両編成1本の計8両が導入された。2016年度の増備車は2017年3月18日に試乗会を行い、3月20日に9001F+9103Fが、3月30日に9002F+9104Fが運用を開始した。2017年度の増備車は9105Fが5月26日、9006Fが5月27日、9007Fが5月31日に運転を開始した。
座席は全席ロングシートで、1人あたりの座面幅は470mmと、5000形に比べ20mm拡大されている。そのため扉間の座席は9人掛けに、車端部の座席は4人掛けになった（5000形・7050形は扉間10人掛け、車端部5人掛け）。着座時の立ち上がりやすさを改善するため、座面の傾斜角は3度から6度に拡大されている。扉間座席の中間部のスタンションポールは7050形や5000形更新車では1本ずつであったが本形式では2本ずつとなったほか、本形式では車端部の座席の中間部にもスタンションポールを設けている。このためスタンションポールの数は先頭車9本、中間車11本となった。座席端部の袖仕切りは事故時の安全性向上のため7000形・7050形に比べ大型化され、ガラス製となった。また、本形式では車椅子・ベビーカー優先スペースが中間車も含め全車両に1か所ずつ設置されている。本形式では床敷物が中央通路部に柄を入れた敷物となっている。この敷物の柄は水の流れをデザインしたもので、着席時に足を前方に投げ出すことを防ぐ心理的な効果も狙っている。3000形と同様、車両間の連結面の貫通路にも扉を設けている。これまで西鉄では連結面に窓を設けていたが、本形式では連結面の窓が廃止されたため、閉塞感を出さないよう、連結面の貫通扉はガラス製となっている。出入口の戸袋部や足元には注意喚起のため黄色の線を入れているほか、扉上部には扉の開閉動作中に点滅する動作ランプを設置している。出入口上の鴨居部には各種案内や広告を表示する17インチ液晶ディスプレイを2つずつ設置しており、うち1つは広告用、もう1つは案内用となっている。室内灯は上述のとおり従来車の蛍光灯ではなくLEDとなっている。
台車は1999年以来の新製車に採用されている川崎重工業製空気ばねボルスタレス台車で、ユニットブレーキとし、滑走防止検知装置を設置して増粘着材噴射装置を廃止するなどの変更を行い、動力台車がKW-161C、付随台車がKW-162Cとなっている。3000形と同様、3両編成の大牟田側制御車（ク9000）は電動車化が可能となるよう、電動機未装備の動力台車とされている。走行機器の誘導電動機・VVVFインバータ・SIVは東芝製で、VVVFインバータとSIVはSiC素子（ハイブリッドSiCモジュール）を採用したインバータとなった。また、3000形で実績のあるトリプルモードを、本形式では全編成に搭載している。3000形と同様、通常走行時の1C2M-VVVF制御の他、1C4M-VVVF制御、CVCF (SIV) 制御の3つのモードを制御ユニットに持たせることによって、インバータ1群故障時、またはSIV故障時においても切り替え健全なインバータユニットを活用し、起動加速度2.5km/h/sを維持しての営業運転が可能となっている。パンタグラフは、電動車（2両編成の大牟田方先頭車と3両編成の中間車）に3000形と同型のシングルアーム式のものを2基設置している。冷房装置についても、3000形と同様の集中式となっている。
実験の結果はハリー・トルーマン大統領の下に伝えられ、ポツダム会談でソビエト連邦との交渉のカードとして使われた。しかしトルーマンは、ヨシフ・スターリンに非公式に原子爆弾のことを伝えた際に彼が反応を示さなかったことにいささかショックを受けた。スターリンは既にアメリカの計画について諜報員を通じてよく知っていた。トリニティ実験の成功に続いて、日本に対して使用するために2発の原子爆弾が準備された。8月6日に日本の広島市に投下された1発目の爆弾は「リトルボーイ」というコードネームで呼ばれ、核分裂物質としてウラン235が使われていた。このタイプの原子爆弾は実験を行なっていなかったが、爆縮型の原爆に比べて構造がはるかに単純なため、ほぼ間違いなく正常に作動することが予想された。それ以前にウラン235は、この時点で爆弾1発分しか生産できていなかったため、いずれにせよ、投下前に実験を行なうことはできなかった。8月9日に長崎市に投下された2発目の爆弾は「ファットマン」というコードネームで呼ばれ、トリニティ実験でテストされたのと同じタイプのプルトニウム爆弾だった。広島と長崎への原子爆弾投下によって少なくとも12万人以上の人々が即死し、その後も時とともに多くの人々が犠牲となった。非戦闘員の無差別虐殺であるという主張や、これによってダウンフォール作戦の決行を逃れ、長期的に見ればより多くの人命を救う結果となったという主張も存在する（原子爆弾投下に関する歴史的疑問やこれを取り巻く議論については「日本への原子爆弾投下」を参照のこと）。トリニティ実験についての情報は、広島への原爆投下の後間もなく公表された。1945年8月12日に発表されたスミス・リポートにはこの爆発実験に関するいくつかの情報が書かれており、この文書のハードカバー版はプリンストン大学出版会から数週間後に出版された。この中には有名なトリニティ実験の泡状の火の玉を写した写真が掲載されている。戦後間もなく、オッペンハイマーとグローヴズが実験塔の残骸のそばでポーズを取る写真が撮影された。この年、この写真はいわゆる「核の時代 (atomic age)」の始まりを告げる顕著な象徴となり、トリニティ実験は大衆文化の中でも取り上げられるようになった。