東京都港湾局専用線
このほかに、大井の貨物駅に汐留の中継機能を移転し、芝浦駅への連絡は大井貨物駅と汐留を結ぶ貨物線の途中から分岐するように変更する構想であった。
また、都心部を貨物列車が通過しなくても済むようにする目的では、湾岸の貨物線を含む東京外環状線の建設計画が進められ、実際に武蔵野線や東京貨物ターミナル駅などが完成した。湾岸貨物線についても着工されたが、着手された計画では新木場駅から有明、お台場を通って海底トンネルで八潮の東京貨物ターミナル駅に抜ける路線を建設することになっており、有明では貨物駅と臨港線も計画されていた。また、12号地(辰巳)に船車連絡埠頭、13号地(青海)外貨ライナー埠頭への鉄道などの計画もあった。有明貨物駅は東京港10号地に設置し、10号地・11号地・12号地・13号地・15号地周辺の発生貨物を取り扱い、年間133万トンの取り扱いを見込んでいた。また有明貨物駅から13号地へ2.4キロメートル、12号地へ1.6キロメートルの臨港貨物線を建設する構想であった。12号地の国鉄専用埠頭は越中島貨物駅の水扱い貨物施設の移転計画に伴うものであった。そして越中島貨物駅から京葉線への短絡のために、約6.7キロメートルにおよぶ南砂町線の建設が構想されていた。
しかし、鉄道貨物輸送の衰退にともなってこの計画は旅客輸送を重視したものへと変わり、千葉方面から新木場までの路線は東京駅への乗り入れ線を建設して京葉線となり、また新木場からお台場までの路線は、東京貨物ターミナルへの路線から分岐して大井町駅・大崎駅への路線を建設して東京臨海高速鉄道りんかい線と変わった。
また、当初は汐留駅から一旦浜松町駅付近に設置された引き上げ線まで進んで、そこから折り返す形で芝浦駅に向かう配線とされていた。首都高速道路や東海道新幹線の建設に伴う汐留駅改良工事を受けて、1962年(昭和37年)7月15日から汐留駅から芝浦駅へ直接入れるように線形が修正された。後にゆりかもめが1962年以降の臨港線経路にほぼ沿って建設されている。
東京港は長らく国内輸送に限定されてきたが、日中戦争の拡大に伴う大陸方面への輸送急増に対処するために、1941年(昭和16年)5月20日に対外開港となった。この時点では逓信省令別表により、中華民国・満州国・関東州に対する貿易に限定されていたが、1948年(昭和23年)の港則法制定により制限は撤廃されている。
やはり日中戦争の拡大に伴い陸軍は芝浦埠頭を軍需用に利用することになり、芝浦駅から総延長4,179 mの専用線を芝浦埠頭まで延長して1941年(昭和16年)9月から軍専用として使用した。第二次世界大戦後、進駐軍は東京港の埠頭を接収して軍専用に利用し、臨港鉄道も同様に接収を受けた。1953年(昭和28年)から段階的に返還が始まり、1958年(昭和33年)に全面返還された。
東京都港湾局専用線では、東京都港湾局が合計9両のディーゼル機関車を所有していた。この他に豊洲鉄道運輸が4両、東京鉄鋼埠頭が1両、東京電力が1両を所有していた。
東京都港湾局のディーゼル機関車は、いずれもディーゼルをあらわすDに自重のトン数を組み合わせた形式が与えられていた。また個別番号は形式によらず通しの番号が付けられていた。ただし1号機は詳細な形式番号が不明である。1号機は加藤製作所1954年製B形8トン機で、豊洲の入換に用いられていた。D25-2は日本輸送機1957年製、D25-3は加藤製作所1958年製のいずれもC形25トン機で、豊洲の入換に用いられていた。D60-4は日立製作所1959年製B-B車軸配置の60トン機で、これは国鉄のDD13形に類似するが車体・エンジン出力ともDD13形よりやや大型の、専用線用としては大型の機関車であり、外観としては定山渓鉄道のDD450形や関東鉄道のDD502形に似ている。これとは別に外観がDD13の後期タイプに似た汽車製造1962年製D60-7、日立製作所1968年製D60-8の合計3両が深川線・晴海線における主力機関車であった。
第二次世界大戦後、芝浦側の埠頭は進駐軍によりほぼ接収された。このために、大戦前から建設が進められていた豊洲埠頭の工事が1949年(昭和24年)から緊急に再開され、1950年(昭和25年)11月17日に石炭埠頭が供用開始された。これに合わせて1953年(昭和28年)7月20日に越中島駅から豊洲石炭埠頭まで延長2,590 mの深川線が開業した。この路線はしばしば豊洲線と呼ばれることもあるが、東京都の正式な名称では越中島から石炭埠頭までを通しで深川線と称している。この路線は、国鉄所有の機関車による運転で使用が開始された。当初は越中島駅が正式には未開業で、国鉄線は小名木川駅までの扱いであったため、小名木川駅分岐の東京都専用線という扱いで運行された。1958年(昭和33年)11月10日の越中島駅正式開業により越中島駅までが国鉄の営業線となり、越中島駅より南側が東京都の専用線として運行されるようになった。
東京都としては、こうした臨港鉄道は国鉄を主体として地元が応分の負担をする形で建設して、国鉄の営業線として運行管理をすることを当初から望んでおり、豊洲埠頭の路線も国鉄に移管し、晴海線は当初から国鉄によって建設してほしいと考えていたが、実際にはこれが実現することはなかった。こうした当初の考えとは逆に、東京都では1955年(昭和30年)から専用線を港湾設備の一部として整備していく方針を固めることになった。臨港線の運営主体をどうすべきか、監督官庁の所管の上からも問題となったことから、関係部局の協議の上で、1956年(昭和31年)7月に、国鉄・民鉄の営業線となっている路線以外は基本的に港湾設備として整備することが決定された。