5151F～5154F、5157F～5172F、5174F～5178F 8連25編成200両
5151F
2011年2月21日～4月19日に、smart move号となった。
2015年6月に、東武D-ATC未対応のため、一時的にKマークが前面に貼り付けられた。
5152F
2015年6月に、東武D-ATC未対応のため、一時的にKマークが前面に貼り付けられた。
2017年6月5日から1ヶ月間は、ファイナルファンタジー ブレイブエクスヴィアスのラッピングになっている。
5153F
12-151レ 代官山～中目黒 2004/4/18
01-141レ 都立大学～自由が丘 2012/4/15 Hikarie
2015年6月に、東武D-ATC未対応のため、一時的にKマークが前面に貼り付けられた。
5154F
11-131レ 渋谷～代官山 2012/4/14
24K-091レ 田園調布～多摩川 2015/6/13 Kマーク
2015年6月に、東武D-ATC未対応のため、一時的にKマークが前面に貼り付けられた。
5155F
27-241レ 渋谷 2007/8/23
08-081レ 田園調布～多摩川 2011/2/16
17-151レ 田園調布～多摩川 2011/9/24 朝チャレ!
2014年2月15日に元住吉駅で追突事故を起こして運用離脱し、2017年7月に廃車された。
5156F
追突されたY516Fの代替としてY516Fと車両交換することになり、2017年5月31日に除籍され、横浜高速鉄道のY517Fとなった。
5157F
11-152レ 自由が丘 2005/7/2
22-151レ 都立大学～自由が丘 2009/8/9 COOL BIZ TRAIN
5158F
5159F
2007年7月12日～2008年6月30日は、東横線開通80周年記念電車になっている。
5160F
2007年7月21日～8月31日は、仮面ライダー電王ラッピングトレインになっている。
5161F
5162F
216K-102レ、17-101レ 東白楽 2008/2/11 5080系とのすれ違い
20K-151レ 渋谷～代官山 2013/2/17
5163F
25-162レ 菊名 2011/4/14 節電ダイヤ
24K-141レ 中目黒 2012/5/7 花と寺社めぐり
26K-082レ 田園調布～自由が丘 2012/6/28 花と寺社めぐり
5164F
5165F
5166F
5167F
08-141レ 田園調布～多摩川 2011/12/4
2007年12月18日から東横線にて営業運転を開始した。
5168F
23-151レ 代官山～中目黒 2011/11/4 花と寺社めぐりスタンプラリー
2008年1月8日から東横線にて営業運転を開始した。
5169F
2010年5月7日から東横線にて営業運転を開始した。
5170F
26-091レ 田園調布～多摩川 2010/7/10
「いい街 いい電車 プロジェクト」ラッピング電車 20K-111レ 田園調布～多摩川 2015/8/2
「いい街 いい電車 プロジェクト」ラッピング電車 20K-122レ 綱島 2015/8/2
5171F
30-091レ 田園調布～多摩川 2010/10/7
01-171レ 田園調布～多摩川 2011/4/14 節電ダイヤ
18K-121レ 自由が丘～田園調布 2012/4/8 Hikarie
24K-141レ 都立大学～自由が丘 2012/4/15 Hikarie
ワンピースグランドアリーナツアー号 22K-121レ 都立大学～自由が丘 2013/9/15
ワンピースグランドアリーナツアー号 22K-132レ 大倉山～綱島 2013/9/15
2010年10月6日から東横線にて営業運転を開始した。
2013年8月18日～9月16日は、ワンピースグランドアリーナツアー号として運行した。
5172F
14-131レ 渋谷～代官山 2011/1/23
5173F
17-092レ 武蔵小杉～新丸子 2010/5/27
17-101レ 綱島 2010/5/27
17-102レ 菊名 2010/5/27
17-102レ 大倉山～綱島 2010/5/27
2010年5月11日から東横線にて営業運転を開始した。
改番して、新製されたデハ4611、サハ4711を組み込み10連化され、4111Fとなって2020年7月20日に営業運転を開始している。
5174F
5175F
2017年11月上旬～12月下旬は、スター・ウォーズ/最後のジェダイラッピング電車になっている。
5176F
2016年11月上旬～12月下旬は、Disney CRYSTAL MAGICラッピング電車になっている。
5177F
2016年12月28日に営業運転を開始した。
5178F
2020年2月21日に営業運転を開始した。