神奈川東部方面線
2006年(平成18年)5月に、都市鉄道等利便増進法に基づく「相鉄・東急直通線」の整備主体である鉄道・運輸機構による整備構想の申請、営業主体である相鉄および東急による営業構想の申請が行われ、6月に認定された。翌2007年(平成19年)4月に速達性向上計画が認定された。
相鉄・東急直通線の事業内容は、相鉄・JR直通線の羽沢横浜国大駅から東急線日吉駅付近まで約10.0 kmの連絡線と新横浜駅および新綱島駅を新設するほか、直通線開業後に相鉄本線横浜方面への列車本数を確保するための西谷駅付近引上げ施設の新設、相鉄線と東急線が相互直通運転を行うための相鉄線内および東急線内における鉄道電気施設等の整備である。当初の計画では羽沢 - 鶴見川付近で地下式、鶴見川 - 日吉付近では東横線との二層高架構造を検討していたが、綱島駅付近のルートを東横線綱島駅から綱島街道東側に駅位置を変更し地下化する計画変更を行った。
埼玉高速鉄道は、8両編成列車運行に向けて、2019年4月に信号設備及びホームドアの増設などの工事を着工すると2019年3月26日に発表した。ただし、自社車両である2000系の8両化は2022年2月時点で計画されておらず、当面の間は、2000系や東京メトロ9000系の一部編成とともに、6両編成の列車も運行するとしている。なお2022年4月より他社車両での8両編成運転を開始している。
埼玉高速鉄道線は2022年2月の時点で自社車両の乗り入れは東急新横浜線新横浜駅までとし自社車両の相鉄線内運行は行わないとしている。2019年発表の中期経営計画では1編成の増備計画を発表していたが、2022年4月にその計画の一部が公開され、増備車両は2000系とは別の相鉄直通対応を準備工事ではなく本工事とした新型車両となることと、2000系の6両編成とは異なり8両編成にすること、川崎重工業製で自社オリジナルの2000系とは異なり、東京メトロ17000系の8両編成と設計を共通化する目的で新型車両は近畿車輌製にすることが発表された。
その後相鉄21000系第1編成が10月に東京メトロと埼玉高速鉄道に貸し出されて各種試験を実施し、南北線・埼玉スタジアム線にも入線試験を実施した。埼玉スタジアム線入線試験実施期間中は浦和美園車両基地に留置していた。2022年1月27日、正式に相鉄・東急新横浜線列車の埼玉スタジアム線乗り入れを決定した(東急新横浜線は6両編成も混在。相鉄方面へは8両編成のみ)が、開業時点では自社車両の相鉄線内での運用はない。
2000年(平成12年)1月の運輸政策審議会第18号答申において「神奈川東部方面線(仮称)」として、二俣川 - 新横浜 - 大倉山に路線を新設し、大倉山駅において東京急行電鉄東横線と相互直通運転を行うとされた。相鉄は当初、神奈川東部方面線という計画について、ターミナルである横浜駅の乗客が減少するという致命的な理由を始めとするいくつかの問題点からこの計画に乗り気ではなかった。しかし、少子高齢化による乗客数の減少という将来を見据えて考えを一転させ、東京都心および埼玉県方面への乗り入れに対して意欲的な姿勢をとるようになった。そして、2004年9月、路線の利便性を高めるために西谷-羽沢間に新線を建設し、横浜駅を経由しない形でのJRとの直通運転計画が公表される。
2005年(平成17年)に都市鉄道等利便増進法が成立し、「速達性向上事業」による整備が可能となった。「速達性向上事業」は受益活用型上下分離方式を都市鉄道の整備方式として初めて導入した制度である。事業費の負担は国および地方公共団体からの補助金としてそれぞれ3分の1、残り3分の1は整備主体による借入金である。営業主体は受益の範囲内で整備主体に施設使用料を支払い、列車を運行する。整備主体は営業主体が支払う施設使用料を借入金の償還に充てる。