MMORPG「エルダー・テイル」の12番目のアップデート「ノウアスフィアの開墾」が導入された日、主人公は、自身のプレイヤーキャラクターである冒険者シロエとして、ゲームの世界のアキバの街にいることに気づく。この世界は一見、現実的なようで、メニュー画面や念話（ボイスチャット）などゲームのコマンドも使用可能な奇妙な世界だった。シロエは「放蕩者の茶会」の旧友の直継と連絡を取り、また旧知の縁から、マリエールのギルド「三日月同盟」と協力関係になる。男性キャラクターになってしまっていた女性アカツキを助け、仲間になる。シロエは、アキバより治安の悪いススキノの街で孤立している三日月同盟のセララを助けるため、ススキノに向かう。セララをかくまっていた放蕩者の茶会のにゃん太と合流し、悪辣なギルド「ブリガンティア」を倒し、アキバへの帰途につく。この世界の食事は味がないと思われていたが、帰路にゃん太により、キャラクターの職業が料理人であれば味のある料理を作れることが明らかにされる。大手ギルドの対立が続くアキバでは、さらに悪辣なギルド「ハーメルン」が初心者プレイヤーを軟禁し、搾取するなど事態が悪化していた。シロエは自身のギルド「記録の地平線」（ログ・ホライズン）を結成し、三日月同盟とともにこの改革に乗り出す。三日月同盟は屋台「軽食販売クレセントムーン」を開き、味のある料理によりアキバの街を席巻する。その影響を軸に、3大生産系ギルド「第8商店街」「海洋機構」「ロデリック商会」を、一方のシロエは、茶会の仲間で戦闘系ギルド「西風の旅団」のギルドマスター、ソウジロウ=セタを説得。有力ギルドの長の12人による会議を招集し、集めた資金で重要施設である「ギルド会館」を購入してこの使用制限が可能となったことを圧力に、また料理の作り方などこの世界の仕組みを明かし、有力ギルドによる自治組織「円卓会議」を結成した。シロエ達は会議路の裏でハーメルンとの戦いも進め、ギルド会館の使用制限を武器にこれを追放した。助け出された初心者プレイヤーの多くは三日月同盟に加わったが、シロエと旧知のトウヤとミノリは記録の地平線に参加、ここに記録の地平線が誕生した。
9000形には、千代田線内における平坦区間での起動加速度は3.3km/h/sを標準として、緊急時には上り35‰勾配線において無動力の10両編成を駅まで推進可能という性能が要求された。また、営団では地下線内での温度上昇を避けるため、大量の熱をトンネル内に放散するのは好ましくないという見解を示していた。そのため、制御方式は界磁チョッパ制御、制動方式についても回生制動を採用するなど、極力発熱量の少ないものにしなければならなかった。その一方で、自社線内の列車で使用するための条件も考慮する必要があった。5000形と同様に急行列車にも使用できるように最高速度は120km/hと設定された。このような高速域からの制動においては、回生制動では発生電圧が高くなりすぎる上、回生制動が失効するとその後は空気制動だけとなってしまうことにより制動距離が長くなってしまうため、自社線内では発電制動が必須と判断された。9000形の設計にあたっては、これらの要求を満たすために注意が払われた。乗務員室は、小田急のOM-ATS装置だけではなく千代田線で使用されている車内信号式自動列車制御装置 (CS-ATC) を搭載する必要があったため、前後方向に400mm拡張された。ただし、登場当初は乗り入れ時期が具体化していなかったため、準備工事のみである。運転台も営団6000系などの乗り入れ車両と極力統一するため、主幹制御器（マスター・コントローラー）もそれまでの小田急の標準であったデッドマン装置付とは異なるものになったほか、ATCの車内信号表示に対応した速度計となった。主電動機の選定にあたって、当時の技術で要求仕様に対応させるには、電動車比率（MT比）を10両編成で8M2Tとする必要があった。10両編成での総出力から逆算すると、1台あたり110kWの出力で済むことになったことから、三菱電機製の複巻整流子電動機であるMB-3182-AC型が採用された。制御装置については、営団6000系では電機子チョッパ制御を採用していたが、コスト面で界磁チョッパ制御の方が有利であることや、発電制動を備える必要があることなどを主な理由として、界磁チョッパ制御方式を採用した。なお、チョッパ制御自体は小田急では初の採用事例である。駆動方式はWNドライブで、歯数比は97:18=5.39に設定した。制動装置（ブレーキ）は応荷重機構付電空併用のHSC-DR形電磁直通ブレーキが採用された。これは制動初速によって回生制動と発電制動を自動的に選択する仕組みになっており、初速が75km/h以下の場合は発熱抑制のため回生制動が、75km/h以上の場合は高速域から安定した制動力が得られる発電制動が作用する。また、回生制動失効時には自動的に発電制動に切り替わる。強制通風式の抵抗器が採用されたのは5000形と同様であるが、地下鉄線内使用を考慮して、より低騒音なものにされている。台車は、主電動機の出力を110kWとしたことから、車輪径は標準的な860mmでも問題ないと判断されたので、電動車と付随車のいずれも車輪径は860mmに揃えられた。電動車が住友金属工業製FS385、付随車は住友金属工業製FS085である。高速域からの制動効果を確保するために、基礎制動装置をクラスプ式（両抱え式）としたアルストムリンク式空気ばね台車であることは5000形と同様である。なお、当初は波打車輪を使用していた。集電装置（パンタグラフ）は、剛体架線での追従性能が高いPT-4211S形集電装置を採用し、6両固定編成での全ての電動車と、4両固定編成のうちデハ9100番台・デハ9300番台の車両に搭載された。冷房装置については、8,500kcal/hの能力を有するCU-12B型集約分散式冷房装置を1両あたり5台搭載した。この冷房装置は、5000形の新製冷房車で採用されていたCU-12A型の改良版である。補助送風装置は扇風機からラインフローファンに変更され、室内の天井は平天井構造となった。補助電源装置は、140kVAのCLG-350A型電動発電機 (MG) をデハ9000番台・デハ9200番台・デハ9400番台・デハ9600番台の車両に搭載した。