20000系は1988年から92年にかけて104両（8両編成13本）が製作されました。導入の背景には1980年代後半に営団地下鉄の各路線で車両の冷房化が進められましたが、東武が日比谷線直通に使用していた2000系が冷房改造が困難な構造であったことがありました。
車体は軽量ステンレス製で、車体長18mの3扉車です。側扉間には2連ユニット窓を2個配置しています。前面はFRPで、非常用の貫通扉を左側に寄せ、運転室窓を1枚としてやや傾斜を持たせたことからすっきりとした外観となっています。
制御装置はAFEチョッパ制御のAFE-2、主電動機は出力140kWの複巻電動機TM-83、補助電源装置はSIVのINV-033-A0です。台車はTRS-87M/TRS-87T、集電装置はPT-4815-A-M、冷房装置は集約分散式のRPU-3002AJを装備しています。
写真の21809Fは1990年9月に東急車輌で完成したものです。2017年10月に廃車となりました。20000系は70000系に代替され、2020年3月に日比谷線直運転から撤退しました。一部車両支線区転用による4連化・ワンマン運転対応化により継続使用されています。