東京臨海高速鉄道りんかい線
E233系7000番台(2013年6月30日より乗り入れ開始)
E233系7000番台
このほか、臨時列車や団体専用列車として、「FOODEX」の特別列車で183系、「カウントダウンあずさ」でE257系、485系のお座敷列車「華」・「リゾートエクスプレスゆう」・「宴」、検測車のE491系が乗り入れたことがある。相鉄12000系電車は入線自体は可能だが乗り入れない。
新木場 - 東京テレポート間は高度成長期に東京外環状線の一部として計画され、湾岸部の海底トンネル工事も完了していた旧国鉄京葉貨物線のうち、国鉄時代に旅客線に転用されず、国鉄分割民営化後は国鉄清算事業団が所有していた新木場 - 東京貨物ターミナル間の一部を東京臨海副都心地区の開発と同地区での開催が予定されていた世界都市博覧会(1995年開催中止決定)に伴う旅客輸送のために旅客線として開業したものである。東京貨物ターミナル方面から分岐する品川埠頭分岐部信号場 - 大崎間については新規に工事を行った上で延伸開業した。
なお、同じく工事が終了していた品川埠頭分岐部信号場 - 東京貨物ターミナル間は、東京貨物ターミナルの東側に車両基地(東臨運輸区)を設置した上で回送線として利用されている。また新木場駅の蘇我方ではJR東日本の京葉線と線路が接続されている。この京葉線との連絡線は、JR埼京線との直通運転が開始されるまでは主に車両検査時の回送用に使用されていた。
東京テレポート駅 - 品川埠頭分岐部信号場 - 東京貨物ターミナル駅(東臨運輸区)を結ぶ海底トンネル・東京港トンネルは旧国鉄の京葉貨物線の一部として建設されたもので、沈埋工法で建設されたためにトンネル断面形状はボックスケーソンの四角形となっている。一方、りんかい線開業に伴って新たに掘削された品川埠頭分岐部信号場 - 天王洲アイル駅間についてはシールド工法で建設されたため、トンネル断面形状は円形である。両線の分岐点である品川埠頭分岐部信号場でトンネル断面形状が変化する。
2010年代以降は平常時の外国人乗客も増えているため、2018年4月27日から英語を話せるコンシェルジュを東京テレポート駅などに配置するといった対応を進めている。