東武モハ5300形電車
1960年代後半に至り、32系の3000系への車体更新や54系の車内設備改善が進む中、モハ5200形5201 - 5203のみは旧態依然とした設備のまま存置されていた。性能的には54系に属する同形式は更新時期までまだ間があったことから、1966年(昭和41年)12月に車内照明の蛍光灯化や車内放送装置・扇風機の新設といった前述モハ5430形同様の改善工事が施工された。また、同形式においては老朽化が進行した外板の張替えも実施され、腰板下端部が車体裾部まで下ろされたことによって台枠が隠されたことが外観上の特徴となった。なお、同工事はモハ5201 - 5203の編成相手であったクハ550形560 - 562に対しても施工された。
後継形式の増備に伴って、本形式もまた他の旧型車各形式の例に漏れることなく、晩年は野田線および館林地区のローカル運用に充当された。その後、32系の3000系への更新進捗に伴って本形式の32系グループ(モハ3200形・3260形)も更新対象となり、野田線における運用中に踏切事故に遭遇し大破したモハ3260形3263が1965年(昭和40年)2月に車体更新されたことを皮切りに順次更新が進捗し、1969年(昭和44年)までに全車の更新が完了した。さらに1971年(昭和46年)以降、54系グループ(モハ5200形・5430形)の3050系への更新も開始され、本形式中最も手を加えられたモハ5200形のうちモハ5201・5202が最後まで残存したものの、同2両についても1973年(昭和48年)に更新が実施された。
モハ5200形の形式消滅をもって東武における運輸省規格形車両は全廃となった。