相模鉄道では2023年3月に横浜羽沢国大ー新横浜間が開業し、東急線直通との直通運転を開始しました。21000系は相鉄本線～目黒線～都営三田線への直通に充当されるようになりましたが、相鉄線内での運用にも従来通り使用されています。
21000系は8両編成になったこと以外は、外観は20000系とほぼ変わりません。相鉄の車両では最多勢力ということになりますが、既存の系列も複数あり、JR東日本のE233系7000番代、東急電鉄の3000系・5050系4000番代・5080系も入線するので非常にバラエティ豊かになっています。
客室内についても20000系の2次車と同じ仕様になっています。最近の電車でよく見るLCDの表示器は21.5インチと大形になっています。相互直通する他社線に貸し出されて試運転を行う編成もあり、当初は部分装備としていた直通運転に必要な機器の実装も進んでいるものと推測されます。
写真の21109Fは、2023年4月に日立製作所で完成したものです。2023年5月に営業運転を開始しました。21000系は2023年度の設備投資計画では16両（8両編成2本）が増備され、72両（8両編成9本）となりました。