みなとみらい線直通に備えた前面貫通化およびスピードアップを目的とした6M2T化に対応するため8590系が登場した。
1997年3月～8月 田園都市線へ転属
東横線ATC化によるスピードアップで余剰になった2編成を田園都市・新玉川線に転属、同線の増発に対応した。なお、8連×2本を10連×1本と6連×1本に組み替えたため6連は保留車となった。
1997年3月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 東横 | 8693 | 8181 | 8395 | 8299 | 8199 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 東横 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 東横 | 8695 | 8189 | 8399 | 8287 | 8187 | 8390 | 8289 | 8595 |
1997年8月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 東横 | 8693 | 8181 | 8395 | 8299 | 8199 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 田玉 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8287 | 8187 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 田玉(保留) | 8695 | 8189 | 8399 | 8390 | 8289 | 8595 |
2001年3月～5月 さらに田園都市線へ転属
目黒線への旅客転嫁による東横線の減便およびスピードアップで余剰になった1編成を田園都市線に転属、同線所属車両のATC-Pおよび東武ATS搭載工事に対応した。これにより田園都市線所属は10連×2本と4連×1本(保留車)となった。
2001年3月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 東横 | 8693 | 8181 | 8395 | 8299 | 8199 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 田玉 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8287 | 8187 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 田玉(保留) | 8695 | 8189 | 8399 | 8390 | 8289 | 8595 |
2001年5月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 田都(保留) | 8693 | 8395 | 8396 | 8593 |
| 田都 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8287 | 8187 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 田都 | 8695 | 8189 | 8399 | 8281 | 8181 | 8299 | 8199 | 8390 | 8289 | 8595 |
2003年1月～3月 全編成東横線へ復帰
5000系投入により田園都市線に所属する全編成が東横線に転属、同線の運用増(1本)に対応、8000系が2編成廃車となった。組成も含めて8590系登場時～田園都市線転属直前の状態と同じである。
2001年3月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 田都(保留) | 8693 | 8395 | 8396 | 8593 |
| 田都 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8287 | 8187 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 田都 | 8695 | 8189 | 8399 | 8281 | 8181 | 8299 | 8199 | 8390 | 8289 | 8595 |
2003年2月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 東横 | 8693 | 8181 | 8395 | 8299 | 8199 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 東横 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 東横 | 8695 | 8189 | 8399 | 8287 | 8187 | 8390 | 8289 | 8595 |
2005年8月～2006年10月 東横線から撤退、大井町線と田園都市線へ転属
5050系投入により、3編成が大井町線へ転属、2編成が田園都市線へ転属した。これにより、大井町線では同線の運用増(1本)に対応、8000系が1編成廃車となり、田園都市線では8500系が1編成廃車となった。
2003年2月
| 東横 | 8691 | 8193 | 8391 | 8291 | 8191 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 東横 | 8692 | 8197 | 8393 | 8295 | 8195 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 東横 | 8693 | 8181 | 8395 | 8299 | 8199 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 東横 | 8694 | 8185 | 8397 | 8283 | 8183 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 東横 | 8695 | 8189 | 8399 | 8287 | 8187 | 8390 | 8289 | 8595 |
2006年8月
| 大井 | 8691 | 8193 | 8392 | 8293 | 8591 |
| 大井 | 8692 | 8197 | 8394 | 8297 | 8592 |
| 大井 | 8693 | 8181 | 8396 | 8281 | 8593 |
| 田都 | 8694 | 8185 | 8397 | 8295 | 8195 | 8283 | 8183 | 8398 | 8285 | 8594 |
| 田都 | 8695 | 8189 | 8399 | 8299 | 8199 | 8287 | 8187 | 8390 | 8289 | 8595 |
| 大井(保留) | 8291 | 8191 | 8391 | 8393 | 8395 |