田園都市線は以前より朝の通勤ラッシュ時の混雑が激しく慢性的な遅延が発生していた。その為、JR東日本で導入されていた6扉車を2005年2月から導入することとなった。最初に導入されたのは5104Fである。5104Fは東武線内での踏切事故で、一部車両の機器が破損してしまった為、保留車となっていた。その5104Fに新製されたサハ5504・サハ5804を組み込み、田園都市線初となる6扉車組込編成となった。この組込時に中間車の組み替えも併せて実施された。その後、5107F・5108Fは6扉車を含めた9両(1号車から3号車・5号車から10号車)が新製され、残りの1両(4号車)は5104Fから捻出された付随車を組み込み、10両編成となった。既存の5102F・5103F・5105F・5106Fにも6扉車が組み込まれ、新製された5109F?5116Fは1両が捻出された付随車で編成された。5106Fまでは種別表示と行き先表示が別だったのに対し、5107F以降は、種別・行き先表示が一つにまとまっている為、外観からも組み換えが一目瞭然だった。この時点で、5101Fへの6扉車組込は行われておらず、その後新製された5117Fは、10両全てが新製となった。5122Fが6扉車2両を含む10両で新製された。6扉車の増強と東横線への転属6扉車を導入した田園都市線だが、混雑状況は改善されず、2009年4月から6扉車を2両から3両に増強することとなった。この時点で、5118F・5119F(それぞれ1号車から3号車・5号車から10号車の9両)及び、5101Fに導入予定の6扉車2両が製造されていたが、試運転等はが行われていなかった。5121F・5122Fについても保留状態となっていた。この状態から、5117Fの6扉車増強が開始された。5117Fへは、サハ5522となる予定だった車両が4号車に組み込まれ、6扉車が3両となった。サハ5522を抜かれた5122Fは、5117Fから抜かれたサハ5417を組み込み、サハ5822・デハ5922となる予定だった車両を抜かれ、改番され東横線で営業運転されることになった。次に6扉車が増強されたのは、5107Fと5108F。この2編成には、5118Fに組み込まれる予定だった、6扉車がそれぞれ組み込まれた。5107F・5108Fから捻出された付随車が5118Fに組み込まれ、デハ5918予定の車両が抜かれ、8両編成となり東横線での営業運転を開始した。5109F・5110F・5119Fは、先述の5107F・5108F・5118Fの組み換えと同様の内容が行われている。5105F・5106Fには、5101Fに導入予定の6扉車がそれぞれ組み込まれた。5120Fについては、サハ5822になる予定だった6扉車が4号車に組み込まれた。一部編成の4扉車への統一これまでに、5105Fから5110F・5117F・5120Fの8編成が6扉車3両化が完了した。6扉車の保留車はゼロとなっていた。そのため、5105F・5106Fから捻出された4扉付随車を、5102Fへ組み込み、代わりに5102Fから捻出された6扉車を5111F・5112Fへ組み込んだ。この玉突き組み換えにより、5102F?5104Fが全車4扉化された。5105F?5117F・5120Fが6扉車3両化された。5121Fは6扉車2両を組み込んだ新製時の編成で、田園都市線での営業運転を開始し、その後も6扉車2両で営業を続けた。5101Fは組み替えは実施されず、全車4扉編成のままとなった。そのため、5101Fだけ電動車・付随車の配置が他の5000系と異なる。上記の組み換えにより、付随車・ユニットを組まない単独電動車が3両ずつ計6両余剰となった。単独電動車については、電装解除され、5169F・5173F・5174Fの4号車に組み込まれた。5000系列の番号付与ルールに合わせ、5469・5473・5474といわゆる5050系の番号となっている。付随車のうち2両は、5170Fへ組み込まれた。6扉車が2両のままの5121Fであったが、6扉車の3両化は行われず、6扉車を抜き、余剰となっていた付随車を組み込み、8両編成となり東横線へ転属された。田園都市線で営業運転された5000系の編成単位での転属は初めてである。抜かれた6扉車は新製された6扉車1両とともに5104Fに編入され、5104Fが再び6扉車組込編成となった。5104Fから捻出された付随車3両は、5171Fに2両と5172Fに1両が組み込まれ、5121Fから捻出された単独電動車は、電装解除され5172Fへ組み込まれた。これにより、余剰車はなくなり、組み換えが落ち着いた...かと思われたが、2011年2月15日に実施された甲種輸送では、サハ5569・サハ5573が輸送された。これを皮切りに、電装解除された車両は新車と差し替えられ、再び電装化された。副都心線直通に合わせ、東横線内の優等列車が10両編成として運行されることが計画されている。それに伴い、東横線の車両にも10両編成が導入された。2011年4月に導入された5050系は、4101Fとなり、東急で初の4000番台が割り当てられることになった。その後、2011年度までに6編成が導入された。4104Fについては、6号車を除いた9両が新造され、6号車で使用される車両は、電装解除されていたサハ5469・サハ5472・サハ5473・サハ5474が再度電装化され、編入された。5174Fについては、5号車のサハが4号車に移動し、5号車のサハは新造された。4000番台は10両編成で導入された為、東横線での運行はできない。その為、4101F、4102Fおよび、4103Fについては、あらかじめ8両編成に短縮し運行されることが計画され、試運転後は中間2両が抜かれ、8両編成となり東横線で営業運転が開始された。今までの5000系列とは異なり、2両抜かれた際に改番が行われなかった為、百の位と号車番号が一致しなくなった。