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。
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。腰掛は柄を5000系と同じとしてピンク色基調にしています。側面の行先表示はフルカラーLEDとなり、車内案内表示は5050系などと同様に液晶ディスプレイによるTIPを採用しています。
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5181Fは2003年3月に東急車輌で完成したものです。また2022年8月に相鉄線直通に備えて中間車2両を増備し、2022年10月に8両編成化されました。2023年3月の新横浜線開業・相鉄線直通開始後は相模鉄道線内で見かける機会が非常に多くなりました。