田園都市線用の5000系に続いて目黒線用の5080系が2003年に登場しました。2008年までに60両（6両編成10本）が製造されました。6両編成で3M3T、目黒線ではワンマン運転を行うためATOを装備しています。
車体幅は田園都市線の5000系と同じで、ワンマン運転用の機器の搭載のため先頭車の車体長は100mm長くなっています。側面窓上部の帯は目黒線を示すネイビーブルーとなっています。各種機器の仕様・取り扱いは3000系との共通化を図っています。
制御装置はIGBT-VVVFインバータ制御のSVF065-A0/B0、主電動機は出力190kWのTKM-99,補助電源装置はIGBT-SIVのINV146-D2です。台車はTS-1019A/TS-1020A、集電装置はPT-7108D、冷房装置はCU708C/HRB504-2を装備しています。
写真の5188Fは2008年6月に東急車輌で完成したもので、目黒線の日吉延長に備えて増備されました。側窓窓ガラスの二重化・化粧板内張などの仕様変更が行われました。窓まわりの仕上げは光沢、スカートが強化型となっているなど5080系としては後期に製造された車両の仕様です。