ムーンライトながら
車両は165系電車/167系電車/169系電車湘南色・165系電車モントレー色・165系電車/169系電車三鷹色・167系電車アコモ色、メルヘン車・113系電車の6 - 11両編成が使用されており、急行形系列相互間では混色編成も見られた他、165・167・169系の3系列併結もあった。ただし、この頃までは最混雑時には臨時大垣夜行に続行する突発の臨時列車がJR東海側から運行されたこともあり、これには急行形以外に115系や113系など近郊形電車も使用されていた。
2003年(平成15年)には、それまで使用していた田町電車区の165/167系が全廃されたため、2年ぶりに113系が運用に復帰、JR東日本は新前橋電車区の165系を使用し、1日おきに担当した。全車自由席の無愛称列車としてはこれが165系最後の運転となった。当時、新前橋区の165系は本来モントレー色のところ、引退に伴うイベント列車運転用として3両編成3編成のみが湘南色に復活塗装されていたが、同年4 - 5月の大型連休に運行された、165系を使用した最後の臨時大垣夜行ではオール湘南色の9連が充当された。同年7月には、臨時大垣夜行は従来の車両持ち合いから、JR東日本所有の波動輸送用特急形車両である183・189系を利用する指定席列車となり、「ムーンライトながら」の臨時増発列車として91・92号となった。これは、定期列車がJR東海からJR東日本への片乗り入れの体制を取っていたことや、JR東日本の急行形車両も老朽化により廃車されたことによる。
「臨時大垣夜行」最終期の停車駅は以下の通りであった。
大垣駅 - 穂積駅 - 岐阜駅 - 尾張一宮駅 - 名古屋駅 - 金山駅 - 大府駅 - 刈谷駅 - 安城駅 - 岡崎駅 - 蒲郡駅 - 豊橋駅 - 浜松駅 - 静岡駅 - 沼津駅 - 熱海駅 - 小田原駅 - 横浜駅 - 品川駅 - 東京駅
定期列車との違いは、下りは大船駅を通過し、豊橋駅 - 大垣駅間で上記の駅のみに停車した。上りは大船駅を通過した。
上下とも国府津駅(運転停車)・熱海駅・豊橋駅で運転士の交替を行っていた。
「ムーンライトながら」91号・92号は、通称「臨時大垣夜行」の置き換えとして2003年(平成15年)夏(7月19日の下りから)に運行を開始し、2008年(平成20年) - 2009年(平成21年)にかけての冬季まで運行された臨時列車で、JR東日本所有の183系・189系電車を使用して、春休み・ゴールデンウィーク・夏休み・冬休みといった多客時に運転を行っていた。両列車とも全車・全区間が指定席で、定期列車時代のムーンライトながらと停車駅が異なっていた。なお、前身の「臨時大垣夜行」と比較して下りの品川駅 - 小田原駅間を快速運転とするなど停車駅が削減されたが、所要時間は変わらなかった。
2007年(平成19年)頃からは運行日が減少し、春期と冬期は週末のみの運行が多く、夏季もお盆の時期までの週末を中心とし、一部の平日の運行がなくなっていた。当初、「ムーンライトながら」91号は品川駅始発だったが、2007年(平成19年)3月のダイヤ改正で定期列車と同じく東京駅始発となった。「ムーンライトながら」91号は始発駅を定期列車の数分後に出発し続行運転に近い状態で運転、その後豊橋駅で定期列車を追い抜き、豊橋 → 大垣間も快速運転となっていたため1時間ほど早く大垣に到着していた。逆に「ムーンライトながら」92号は定期列車より先に大垣駅を発車するものの、沼津駅で抜かれていた。ただし上りは両列車とも全区間快速運転を行っていた上に続行運転だったため、時間差は最大でも十数分程度に留まっていた。
かつては4号車・5号車が喫煙車だったが、2007年(平成19年)3月21日以降は全席禁煙となった。定期列車と同じく熱海駅と浜松駅で車掌が交代した。
2007年1月運行時までの停車駅は以下の通りであった。
東京駅 - この間列車線の各駅に停車 - 小田原駅 - 熱海駅 - 三島駅 - 沼津駅 - 富士駅 - 静岡駅 - 浜松駅 - この間、三河塩津駅・尾頭橋駅を除く各駅に停車 - 大垣駅