営団05系電車
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東西線用については、05系初期車（第01 - 13編成）については15000系を導入することで置き換えが実施されたが、第14編成以降の車両については今後も使用を継続する予定である。第14編成において落成から20年以上が経過したため、2012年度より大規模改修工事を開始、5次車の第15 - 18編成についても2013年度以降に年間1本ずつ改修されている。2014年の第18編成を皮切りに、2015年に第16編成、2016年に第15編成、2017年には第17編成に施工した。制御装置もVVVFインバータに更新されたため、第17編成のB修を以って東西線で運用される車両は全てVVVFインバータ制御に統一された。その後2019年には第21編成が6次車初の大規模改修工事を完了し試運転を行ったが、第14 - 18編成とは施工内容が多少変更されている。2024年に第24編成(アルミ・リサイクルカー)のB修を以って6次車までの更新対応が完了した。
千代田線用については、従来北綾瀬支線で使用してきた5000系および6000系ハイフン車の車両老朽化、また2014年（平成26年）3月15日ダイヤ改正に伴う運用数増への対応として東西線で使用されていた05系に大規模改修工事を実施し千代田線の北綾瀬支線用に改造した。その後、2014年（平成26年）4月28日より千代田線北綾瀬支線（綾瀬駅 - 北綾瀬駅間）での営業運転を開始している。
東西線用の車体外観については05系8次車の仕様に近づけるため、ラインカラー帯の配色変更を実施したほか、前面下部に排障器（スカート）を設置した。第21編成以降は排障器の形状が変更されている。前面の車両番号表記については、従来配置されていた非常扉上部に地上設備とのデータ送受信機器を設置したことに伴い、非常扉下部への配置に変更された。車外の前面・側面行先表示器は3色LED方式を種別表示をフルカラーLED、行先表示を白色LED表示に更新した。第24編成の「アルミ・リサイクルカー」を示すステッカーは、更新工事後も維持された。
千代田線用のラインカラー帯は同線で運用されている16000系と同じ緑色系の3色帯に貼り替え、合わせてホームドアのあるホームからも見えるよう側窓上部にも新たに貼り付けしている。同線用も前面の車両番号表記については、従来配置されていた非常扉上部に車上CCTV（ホーム監視用モニター）の映像受信用のミリ波受信装置を設置したことに伴い、非常扉下部への配置に変更された。前面行先表示器は8色カラーLEDに更新している。
車内は化粧板、客用ドア、床敷物の取り替えが実施されており、東西線用の内装カラーは15000系ベースとしたライトグレー系とした。床敷物については火災対策にも適合したゴム素材のものとなっている。千代田線用は内装カラーをアイボリー系、床敷物と座席表地は紺色とした。座席端部に設置した袖仕切板は大型化させているほか、各座席間にスタンションポール（縦握り棒）を新設している。いずれもLEDの車内照明に交換された。
バリアフリーの促進を図るため、車内に車椅子スペースを新設しているほか（千代田線用の第06編成は設置済み）、各客用ドア上部（鴨居点検フタ）にはドア開閉時または乗降促進ブザー鳴動時に赤く点滅する「ドア開閉表示灯」を新設、また各客用ドア下部には車内と出入り口の識別を図る「出入口識別表示板」を新設した。
優先席部は座席表地の色調変更に加え、付近のつり革と座席端の袖仕切縦握り棒をオレンジ色着色として識別している。また、優先席前のつり革高さは1,660 mmから1,580 mmへと低下させて使いやすさを向上させている。
車内の各ドア上部には17インチ液晶ディスプレイ (LCD・TVIS) を用いた車内案内表示器を設置した。LCD画面は2台が設置され、左側をTokyo Metro ビジョンの広告動画用として、右側を行先案内・乗り換え案内等の旅客案内用として使用する。
第18編成 B修工事施工車
第21編成 B修工事施工車
東西線用の非常扉上部に新設された機器 (05-014号車)
東西線用の更新後の車内
更新後の優先席と車いすスペース
東西線用のドア上部に設置されたLCD式車内案内表示器
千代田線転用車
千代田線用の更新後の車内
千代田用のLCD式車内案内表示器
放送装置は機器の更新を実施するとともに、車内非常通報装置については警報式から乗務員と相互に通話が可能な通話式に更新された。戸閉装置（ドアエンジン）は空気式だが、閉扉後に一定時間戸閉力を弱める戸閉力弱め制御機構が追加されている。
冷房装置はインバータ制御方式から稼働率制御方式（ON/OFF制御方式）で冷房能力58.14 kW（50,000 kcal/h）に更新した。この冷房装置端部には車外放送用スピーカーが内蔵されている。
東西線用の乗務員室については15000系と同様の仕様・配置に一新された。運転台ユニットは15000系と同等の左手操作形ワンハンドル式に変更し、乗務員の機器取り扱いの統一を図っている。千代田線用の運転台ユニットは両手操作形ワンハンドルマスコンに更新し、ワンマン運転への対応として、運転台上部には車上CCTV（ホーム監視用モニター画面）を設置している。車掌スイッチについては電気的に保持する間接制御式（リレー式）に交換されている。
北綾瀬支線向けに改造された05系第1編成の運転台
千代田線用の側面の行先表示器は埋められた。
千代田線用は02系と同様に、戸袋部への車両番号表記が追加された。
東西線用4次車の第14編成は編成におけるMT比4M6Tに変更はないが、5次車の第15 - 18編成のワイドドア車は車両の仕様を統一するため編成形態の変更が実施され、1両を電装解除してMT比を第14編成にそろえている。なお、機器の更新により、起動加速度は従来の3.0 km/h/sから3.3 km/h/sに向上している。制御装置は、第14 - 18編成は千代田線16000系1 - 3次車と同等の永久磁石同期電動機（1時間定格出力205 kW）を用いた東芝製のIGBT素子使用の2レベルVVVFインバータ制御（レゾルバレス・ベクトル制御・純電気ブレーキ対応）に一新した。6次車となる第19編成以降は、制御装置を16000系4次車と同等の三菱電機製IGBT-VVVFインバータ（MAP-214-15V306）に変更している。
東西線用の制御方式は各軸個別方式の1C1M4群制御としており、個別制御の場合には制御装置本体の大形化が予想されるが、本改修車では2群分のインバータユニットを1つに集約した「2in1形」を採用することで装置本体の小型化図った。歯車比は109:14 (7.79) を踏襲し、主電動機はPMSM を採用することで従来の三相誘導電動機よりも高効率での使用（従来の92 %を96 %まで向上）が可能となっている。
千代田線用の編成は東西線で使用されていた両先頭車（05-100形および05-000形）と中間車1両（05-200形）を3両編成化した。編成形態（MT比）は2M1Tだが、実質的には1.5M1.5Tとなっている。素子にはハイブリッドSiC（シリコンカーバイト）モジュール素子を使用したVVVFインバータ制御を採用した（PGセンサレスベクトル制御）。SiCモジュール素子の採用により、装置の小型化および電力消費量の大幅な削減が図られている。電動車2両中、各車とも綾瀬側から数えて3軸目は付随軸（それ以外の1・2・4軸目は動力軸）となっていることから、制御は1C3M2群構成となっている。主電動機は日比谷線用03系更新車で採用した185 kW出力のかご形三相誘導電動機を採用した。
両線用ともブレーキ装置は保守性向上のため、中継弁を介した方式から各車1台のブレーキ作用装置（保安ブレーキ一体形・一部はブレーキ受信装置一体形）に集約している。また、東西線用のブレーキ制御は16000系で実績のある車両制御情報管理装置 (TIS) を活用した編成単位での遅れ込め制御を採用した（編成統括回生ブレンディング制御）。これはブレーキ指令 = 編成で必要なブレーキ力から全電動車（M車4両）で負担できる回生ブレーキ力を引いた不足分（空気ブレーキで補足する）を全制御車・付随車（CT車とT車・計6両）の空気ブレーキで負担する方式である。
東西線用の集電装置は編成形態の変更により、各電動車にシングルアーム式パンタグラフを1基の搭載とした（05-200形・05-800形は2基から1基へ、05-300形・05-900形は1基を新設）。また、運転台のTISモニター画面でパンタグラフの上昇を確認するためのパンタ上昇検知装置を新設している。千代田線用の集電装置は従来のひし形タイプを流用しながら、パンタ上昇検知装置を新設している。
東西線用の台車は東西線の走行条件（乗車定員が多い）を考慮して台車枠の改修を行い、強度の向上を図っている。そのほか、走行安全性の向上を目的に各種改良が施されている。千代田線用においても、上記のほか、廃車車両から電動台車枠を流用することで、すべての台車枠が電動台車枠となっている。両線用とも空気圧縮機は実績のあるスクロール式コンプレッサ（吐出量 1,600 L/min）が採用されている。この装置は周辺機器を含めて一体の箱に収めたもので、騒音低減やメンテナンス性に優れたものである。
東西線用の補助電源装置はDC-DCコンバータ（DDC）に代わり、IGBT素子を使用した容量 240 kVA の静止形インバータ (SIV) を編成で2台搭載した（出力電圧は三相交流 440 V ）。千代田線用の補助電源装置はハイブリッドSiCモジュール素子（素子容量 1,700 V - 1,200 A ・3レベル）を使用した150 kVA出力の待機2重系構成の静止形インバータ（SIV）を採用している。蓄電池は保守性向上のため、ポケット式を焼結式に更新し、合わせて車内電気機器の増加に伴い容量の増加、編成での搭載台数を3台から2台に削減している（千代田線用は編成で1台）。
東西線用は車両搭載機器の制御を行う車両制御情報管理装置（TIS）を15000系と同等のラダー形伝送方式に更新し、新たに車両の検査期限管理機能、パンタグラフ不一致検知機能、運転状況記録装置の代わりとしてトレインコンディションレコーダー機能が追加されている。千代田線用についても、ラダー形伝送方式への更新が実施されている。