東急9000系電車
2006年3月18日から、土休日に数往復、大井町線から田園都市線中央林間駅までの直通電車(大井町線内各駅停車・田園都市線内急行運転)が設定された。その後、2008年3月28日からは大井町線で急行運転が開始されたため、田園都市線との誤乗防止目的で施された車体前面のグラデーションカラー化と「大井町線」と書かれたステッカーが貼りつけられた。
大井町線の急行運転開始前に同線の保安装置がATCに変更されることから、大井町線所属車両のATC改修工事に従う車両不足を補う必要が生じた。このため、9001Fが2007年8月25日に5両編成化された上で大井町線に転用し、同年8月27日から2008年3月27日までの7か月間、大井町線で営業運転に就いた。この際、抜き取られた3両(サハ9801 - デハ9301 - サハ9701)は休車とされたが後に8両編成に戻され、2008年5月20日に東横線に復帰している。
なお、行先表示器の字幕は9007Fと同様の「各停表示なし・前面の英字が大文字と小文字の組合わせ・側面は日本語表記のみ」のタイプで、東横線所属編成がみなとみらい線対応幕に交換する前に使用していたものを流用していた。また、9001Fなどパンタグラフのシングルアーム式換装が行われていない編成も存在したが、2014年までにシングルアーム式に統一された。
2001年3月28日には東横線で特急列車の運転が開始された。同時に種別による列車運用の分離は廃止となり、9000系についても特急から各駅停車まですべての運用に充当された。
2004年2月1日には横浜高速鉄道みなとみらい線が開業し、東横線との相互直通運転が開始された。東横線のほぼ全ての列車がみなとみらい線に直通する形態となり、9000系もみなとみらい線の元町・中華街駅まで運用範囲を広げた。これに伴い、大井町線用の9007Fを除いて非常用梯子が大型のものへ交換されたほか、前面・側面の種別と行先表示を新しいものにに交換している。
みなとみらい線開業に際し、事前に地下化される東横線の区間を含むみなとみらい線内での試運転が実施され、9008Fが2003年10月に一度運用を離脱し、横浜高速鉄道Y500系電車Y516Fとともに使用された。搬入は同年11月に東白楽駅反町寄りの仮設地下搬入線路から行われ、搬入線路へは長津田車両工場からトレーラーで陸送された。
9006F・9013FはかつてTOQ-BOXと呼ばれ、中吊り広告を1社(商品・サービス)のものに統一していた。前者は虹と楽器・音符、後者はシャボン玉をそれぞれモチーフにした装飾を両端先頭車の前面および側面にそれぞれ施し、1990年代後半にデザインが変更となった。その後、ステッカーの老朽化を理由に9006Fは2008年12月、9013Fは2009年1月に側面の装飾が撤去された。 前面についてはしばらく存続していたが、9006Fは大井町線転属直前となる2010年8月に撤去され、9013Fについても2010年11月11日に前面装飾を撤去された。
9013Fは、2005年(平成17年)度の夏期と冬期に開催したスタンプラリーのキャンペーン編成となり、夏期は「きかんしゃトーマス」を、冬期は「ふたりはプリキュア Max Heart」をそれぞれラッピングした。また、2006年(平成18年)7月15日から8月31日までは9015Fがスタンプラリーのキャンペーン編成となり、「ウルトラマントレイン」として運用されていた。
2004年1月30日の東横線高島町駅・桜木町駅廃止の日には、上りの最終列車(桜木町発各停元住吉行)に9013Fが、下りの最終列車(渋谷発各停桜木町行、後に回送)に9001Fをそれぞれ充当した。このうち前者には惜別のヘッドマークステッカー「永年のご利用ありがとうございました 桜木町駅・高島町駅」を前後の貫通扉に貼付し、さながら路面電車の「花電車」的演出がなされた。
本系列は目黒線と帝都高速度交通営団(現・東京地下鉄)南北線および東京都交通局(都営地下鉄)三田線との相互直通運転への対応も想定した設計となっていた。しかし、実際には急勾配の多い南北線では出力不足であったといわれ、それに加えて当初計画のホームセンサー方式(池上線と東急多摩川線で採用)からホームドア方式への計画変更によりモニタ装置を装備させる必要が生じたこと、またこれによる乗務員の安全確認上の問題やコスト面から、地下鉄乗り入れに際しては新系列となる2代目3000系が設計、製造された。
この名残として、目黒線に乗り入れている都営6300形電車および営団9000系電車の初期車には本系列と同様に一部座席にクロスシートを設置するなどの共通点が見受けられ、本系列には車外スピーカーの準備工事がなされていた。さらに、方向幕および指令器には「田園調布」や「目黒」の表示も用意されていたが、後のみなとみらい線開業に向けた対応で消滅した。加えて、運転台のマスコンキーやATC/ATS切り替えスイッチが営団対応のものになっているほか、運転台左側壁面には増設メーター類の準備工事が、サハ9700形の妻面には誘導無線アンテナの取り付け準備工事がなされていた。
また、本系列は副都心線への直通運転に対応させる予定であったが、ブレーキ応答性の問題でATO運転に必要とされる停止精度を満たせない等の理由から対象外となった。
2000年から2002年にかけて高齢者、身体障害者等の公共交通機関を利用した移動の円滑化の促進に関する法律(交通バリアフリー法)に対応し、東横線用は2号車と7号車、大井町線用は4号車の車端部の3人掛け座席を撤去の上、車椅子スペースを新設した。この際に壁面埋め込み式ヒーターの新設と消火器を収納キセに収めるようにした。
その後、2003年度からドア上部にLED式車内案内表示器を千鳥(左右交互)配置に、ドアチャイムを各ドアの上部にそれぞれ後付けで設置している。案内表示器は3000系などと同じく2段式である。このうち、先行して設置された9014F・9015Fでは案内表示器・ドアチャイム用スピーカーのカバーの色がベージュであったが、その後設置された編成ではアイボリーになっている。大井町線所属の9007Fについても2014年1月に車内案内表示器が設置されている。
LED式車内案内表示器