1995年から事業用車として運用されていた5000系電動貨車の代替としてデハ6107・デハ6407・デハ6457が2004年10月にデワ600形電動貨車に改造された。デハ6107はデワ601に改造されたが、1両単独での運転が可能な様、新宿寄りドアから前を切断し、クハ6707の運転台を取り付けるとともに自走に必要なすべての機器が搭載された。京王八王子寄りには構内運転用の簡易運転台が設けられた。空気圧縮機と主制御装置を床下に、ブレーキ制御装置、空気タンク、電動発電機が車内に搭載された。高圧機器が車内に搭載されたため、換気のため窓の一部が鎧戸とされた。デハ6407はデワ621となり、新宿寄りに簡易運転台が設けられた。ATS車上子を床下に搭載するため、一部の空気タンクが車内に搭載され、ATS装置本体も車内に搭載された。デハ6457を改造したデワ631には電動空気圧縮機を搭載するため、ブレーキ制御装置、一部の空気タンクが車内に移設された。デワ601の両側とデワ621の京王八王子寄連結器は棒連結器から密着連結器に交換されるとともにデワ601とデワ621の間に挟まれる貨車に電源を供給できるよう電気連結器が設けられた。車体塗装はグレーに変更され、夜間作業の視認性を高めるため正側面に赤白斜めのラインが入れられ、正面の白ラインは反射テープとなった。チキ290形又はクヤ900形をデワ601とデワ621の間に挟んで使用されるほか、相模原線がATC化されたのちはATC非設置の6000系が若葉台検車区・若葉台工場に入出庫する際のけん引車としても使用された。デヤ901・902形に置き換えられ、2016年4月に廃車された。
廃車進行により徐々に運用の範囲を狭めていったが、都営新宿線のATCは耐雑音性が低く、VVVFインバータ制御車が乗り入れられなかったことから、ATC更新まで6000系が乗入用に専用された。2007年（平成19年）9月に新宿線乗入運用がすべて10両編成となって以降30番台は8両+2両の実質的な固定編成として運用された。新宿線のATC更新後は急速に廃車が進行し、2009年（平成21年）6月に乗入運用から離脱、2010年（平成22年）8月に8両編成が全廃された。5扉車改造の4扉車は当初他の5両編成と共通に運用されたが、他の5両編成が廃車されたのちは2本組み合わせた10両編成で使用された。5扉車6両編成は相模原線内折り返しの各駅停車に運用され、5扉車4両編成はにワンマン化改造・ラッピングがほどこされたうえ、動物園線で運用された。競馬場線と動物園線のワンマン運転対応車が最後に残り、競馬場線用は2011年（平成23年）1月、動物園線用は2011年（平成23年）3月で運用を終え、全車廃車された。
8000系の登場により特急が10両編成化され、6000系は特急運用の任を下りたが、1992年から相模原線で8両編成の特急が運転されるようになったためこれに6000系が充当された。同時にシーズンダイヤの午後に高幡不動で高尾山口行き5両と多摩動物公園行き5両に分割・併合する急行が運転されるようになり、これに6000系が充当された。多摩動物公園発の編成は高幡不動到着後いったん京王八王子側に引き上げられ、高尾山口発の編成と連結された。相模原線特急は8000系8両編成に順次置き換えられ、2001年に分割急行は廃止されている。5扉車は混雑の激しい編成中央部に連結するため、2両+5両+3両の編成で朝ラッシュ時は運用され、ラッシュ以降は3両または2両編成を切り離した7両または8両編成で各駅停車に運用された。競馬場線が1999年に、動物園線が2000年にワンマン化されて以降はワンマン対応の6000系専用編成が使用された。
テレビドラマ第2作『新スタートレック』第63話「亡霊戦艦エンタープライズ"C"」に登場。歴代エンタープライズで初の女性艦長となるレイチェル・ギャレット大佐の指揮の下就航したアンバサダー級宇宙艦の3番艦である。デッキ数36、乗員数530名と、同型艦のU.S.S.アデルファイNCC-26849らと並び、2330年代当時の最大規模の宇宙艦であった。レイチェル・ギャレット大佐は33歳の若さで当艦の艦長に就任し、12年間指揮を執った。2344年、当艦はロミュラン帝国とクリンゴン帝国の紛争において、ナレンドラ3号星のクリンゴン基地が4隻のロミュラン艦の襲撃を受けた際に、たった1隻で救援に向かうが、奮闘もむなしくロミュラン艦に撃沈されてしまう。名誉を重んじる誇り高きクリンゴン帝国は当艦の犠牲により、惑星連邦を勇気ある「名誉ある者」として信頼するようになり、逆に防衛手段を持たない基地を襲撃したロミュラン帝国を卑怯な「恥ずべき者」とし憎むようになる。この一件はクリンゴン帝国と惑星連邦の友好関係を決定的なものとし、同時にクリンゴン帝国とロミュラン帝国の決裂をも決定的なものとした。実はこの際、ロミュラン艦との激しい交戦によって時空の裂け目ができており、著しい損傷を受けた当艦が時空の裂け目に逃げ込んだ結果、22年後の2366年に時空移動、次世代のD型艦に遭遇してしまうという異常事態が発生した。さらに当艦が消えたことによって歴史が変わり、惑星連邦はクリンゴン帝国と同盟関係どころか戦争状態に至り、加えて敗戦寸前という悲惨な状況になってしまっていた。D型艦に乗艦するエル・オーリア人のガイナンは、C型艦が出現した瞬間からマンデラ効果による激しい違和感を覚え、ピカード艦長にC型艦を時空の裂け目に戻すべきだと強く説得する。ギャレット艦長と当艦のクルーもまた、様変わりした惑星連邦の惨状に事態を重く受け止める。そして元の時代に戻れば自分たちが生き残れる可能性がゼロであることを知りながら、勇敢にも自ら時空の裂け目を通って元の時代に戻っていった。これにより時空は元に戻り、惑星連邦とクリンゴン帝国は同盟関係と平和を維持した。なおこの時の異常な時間軸ではD型艦にクリンゴン人クルーのウォーフ大尉がいない代わりに、第23話「悲しみの星に消えたターシャ」で殉職した戦術主任ターシャ・ヤー大尉が生存していた。正しい時間軸では自分がすでにこの世にいない存在であることを知ったヤー大尉は、当艦への転属を希望し、二度と戻れない死地であることを承知で22年前の世界に移動する。後日談として第100、101話「クリンゴン帝国の危機」ではヤー大尉と同じデニーズ・クロスビー演じるロミュラン人のシーラ司令官が登場し、自身がヤー大尉の娘であると告げる。ピカード艦長はその際、C型艦に乗艦していたヤー大尉がロミュラン帝国の捕虜にされた後に将校に見初められシーラを生み、その後亡命しようとして命を落としたことを知る。