みなとみらい号
最初に運転されたのは、2004年(平成16年)5月4日・5日に東急1000系を使用した「横浜みらい号」である。運行区間は日比谷線北千住 - みなとみらい線元町・中華街間で、特筆すべきは日比谷線内を急行運転したことである。同線内を急行運転したのは帝都高速度交通営団(営団地下鉄)時代の2003年(平成15年)12月27日・28日・30日に運転された「東京ミレナリオ号」以来2例目である。また、この列車の運行に際してはヘッドマークも用意されていた。
参考:日比谷線内の停車駅
北千住駅 - 上野駅 - 仲御徒町駅 - 秋葉原駅 - 人形町駅 - 茅場町駅 - 八丁堀駅 - 東銀座駅 - 銀座駅 - 日比谷駅 - 霞ケ関駅 - 六本木駅 - 恵比寿駅 - 中目黒駅
※中目黒駅以降、東横線・みなとみらい線内は通勤特急停車駅で運行し、日吉駅で後続の特急を待避するとともに運行番号の変更も実施した。当時は前面の種別表示器が白地の無表示だったほか、側面の種別行先表示器を「臨時」として表示していた。なお、「東京ミレナリオ号」の停車駅は上記から仲御徒町・人形町・八丁堀・東銀座・霞ケ関・恵比寿を除いたものだった。
浦和美園・高島平発着の列車は、東急目黒線が急行運転を開始するまで両列車ともに埼玉高速鉄道線・南北線・都営三田線・目黒線内は各駅に停車し、東横線とみなとみらい線内は急行停車駅に停車していた。東横線・みなとみらい線内では下りは特急の後追い、上りは特急の前を走っていた。しかし、2006年9月24日から東横線の車両基地である元住吉検車区がある元住吉駅が高架化された関係で武蔵小杉駅での目黒線 - 東横線相互間の転線が以降不可能となったため、同年12月運転分から目黒線系統の「みなとみらい号」は同線内を初めて急行運転することになり、また目黒線から東横線への転線も田園調布駅での実施に変更した上で、停車駅も埼玉高速・東京メトロ・都営線内は各駅停車、東急・みなとみらい線内は急行運転に変更されている。
その後2007年4月運転分から北千住発着列車について日比谷線内を各駅停車としたほか、みなとみらい線内も各駅停車とされた。なお、同年8月運転分まで日比谷線系統の日吉待避は継続していたが、同月23日から同駅2・3番線が目黒線用となりホームドアが設置されて構造上日比谷線系統の待避ができなくなったため、同年10月運転分から元住吉駅にも停車している(目黒線系統は同月27日に運行された浦和美園行のみ同駅に臨時停車)。さらに目黒線が日吉駅に延長した2008年7月運転分より同線から東横線への転線を日吉駅に一旦変更した。
なお、同催事が雨天などで運転日に実施できない場合は東京湾大華火祭直通臨時列車( - 2006年)と同様に予備日には運転されないことになっているが、東急東横線内の臨時ダイヤは実施される。ただし、これは片道(往路)のみの運転で、復路は回送列車として運行された。また、この日より北千住発着列車のヘッドマークが前後で異なる新様式となった(2007年は開催日の7月15日が台風4号の接近に伴い中止となり、予備日だった翌16日も運休)。また、2006年(平成18年)2月4日にも2回目の3種同時運転が行われたが、これは横浜高速鉄道みなとみらい線の2周年記念イベントの一環である。なお、この運転より北千住発の「みなとみらい号」のヘッドマークが再度変更され、横長の小型のものになった。
2007年(平成19年)は後述するイベントの関連で通常のヘッドマークと異なり、2月 - 3月上旬運転分は『ドラえもん』、4月中旬 - 5月上旬運転分は『アンパンマン』の特製ヘッドマークを掲出した。また、後者で初めてみなとみらい線内を各駅停車で運転したことで、通常急行が停車しない新高島駅(横浜アンパンマンこどもミュージアム下車駅)にも停車した。同年7月 - 8月運転分以降も同駅に停車している。なお、2007年7月から浦和美園発の列車の車種が埼玉高速2000系から東急5080系に変更された(ただし7月15日分は運転中止)。
南北線王子神谷発着列車 東京メトロ9000系(2005年2月)
埼玉高速鉄道線浦和美園発着列車 東急5080系(2009年7月、転落防止幌装備編成のみ)
2005年7月23日に運転予定だった復路の北千住行は、東急東横線内を走行中に関東地方で千葉県北西部地震が発生したため、元住吉駅で運転を打ち切った。なお、同駅は2007年10月28日運転分から停車している。
2007年7月15日に運転される予定だった3種同時運転は、台風接近に伴う第52回みなと祭横浜国際花火大会の開催中止決定を受けて運休となり、翌16日も運休となった。なお、2009年7月の3種同時運転は、当初から「開国博Y150」開催に際して花火大会自体が開催されないため、「Aloha YOKOHAMA 2009」へのアクセスとして運行された。