京葉車両センター
同年11月29日と12月8日にE233系5000番台の10両分割対応用4両編成と台6両編成がそれぞれ1本ずつ配置、順次201系10両分割編成を置き換えた。同年12月4日のダイヤ改正に伴い、「むさしの号」が八王子〜大宮間で、「しもうさ号」が海浜幕張・新習志野・西船橋〜大宮間で定期運転を開始、武蔵野線運用車両の運用範囲が大宮・八王子まで拡大。また、京葉線用209系500番台を8両編成化の上、武蔵野線用として運用開始(詳細は後述)。2011年(平成23年)6月20日に201系10両分割編成の運用終了、同年7月25日には京葉線用205系10両編成の運用終了。なお、京葉線用205系110km/対応編成の内2編成を除く一部は、宇都宮線・日光線用に転用され小山車両センターへ転属、その他の編成は1編成を除き一部が、長野総合車両センターで転用改造を施工、富士急行へ譲渡 (詳細は後述)。2014年(平成26年)4月2日に、2010年4月3日の営業復帰後、土休日のみに限定運用されていたE331系が廃車された。
2015年(平成27年)2月2日と3月5日に、同年3月14日のダイヤ改正に伴う武蔵野線増発及び南武線へE233系8000番台投入に伴い、中原電車区(現・鎌倉車両センター中原支所)から205系を組成変更した計16両が転入(詳細は後述)。