愛知環状鉄道線
愛知万博開催を控え、会場アクセス拠点駅となる八草駅は2004年(平成16年)10月10日から万博閉幕後の2005年(平成17年)9月30日まで「万博八草駅」と一時改称された。万博が開催された2005年には、会場アクセス列車として名古屋 - 万博八草駅間にJR中央線直通列車「エキスポシャトル」が3月1日から9月30日まで毎時3往復(1日40往復)運転された。車両はJR東海の211系5000番台(日によっては113系)が使用された。また、これを機に万博終了後の同年10月1日のダイヤ改正から名古屋 - 瀬戸口・岡崎間に直通列車が新設された。この年は輸送密度が(万博による「特需」の影響とはいえ)史上最高の15,453人/日を記録した。その後も2006年度は輸送密度8,446人/日を記録し、2007年度以降は毎年9,000人/日以上で推移している。
一方、岡崎 - 北岡崎間の貨物列車運転は1999年(平成11年)12月4日に廃止され、その後も日本貨物鉄道(JR貨物)が許可を有していた岡崎 - 北岡崎間の第二種鉄道事業は2010年(平成22年)4月1日で廃止された。
4月1日 - バス路線の下半田川 - 多治見駅間を東濃鉄道バスに移管。
2004年(平成16年) 4月1日 - 駅番号を導入。 9月1日 - 運転実施基準を改正。列車最高速度は110 km/hに、注意信号の制限速度は55 km/hになる。 10月3日 - 輸送力増強整備第2期工事が竣工。瀬戸市 - 高蔵寺間を複線化。 10月10日 - 八草駅を万博八草駅に改称。 11月15日 - 東海道本線と共用していた岡崎駅構内を別線化。
2005年(平成17年) 3月1日 - 愛環梅坪駅、貝津駅開業。高蔵寺より名古屋からのエキスポシャトルが乗り入れ開始(9月30日まで)。 4月 - 三河豊田 - 新豊田間の複線化工事に着手。 10月1日 - 万博八草駅を八草駅に再改称。愛環線とJR中央線(岡崎 - 高蔵寺 - 名古屋)間の本格直通運転を開始。
2008年(平成20年) 1月27日 - 三河豊田 - 新豊田間複線化。 3月15日 - 三河豊田 - 新豊田間でシャトル列車運行開始。
2009年(平成21年)3月14日 - ホームを全面禁煙化。
2010年(平成22年)4月1日 - 岡崎 - 北岡崎間の日本貨物鉄道の第二種鉄道事業廃止。
2012年(平成24年)3月17日 - 土休日のJR中央線との直通運転を廃止。
2014年(平成26年)3月15日 - 平日昼間のJR中央線との直通運転を廃止。
2019年(平成31年)3月2日 - ICカード「TOICA」および、全国交通系ICカードが利用可能になる。
2020年(令和2年)7月8日 - 令和2年7月豪雨の影響で永覚 - 末野原間で土砂流入が発生し、北野桝塚 - 三河豊田間が不通となる。翌7月9日正午頃復旧。