営団地下鉄（現東京メトロ）南北線・都営地下鉄三田線、埼玉高速鉄道線との相互直通運転用として、1999(平成11)年より新製された。
車体は軽量オールステンレス構造で、正面はこれまでの切妻形からＦＲＰ一体成形品を使用して曲線を多く使った形状となり、前面窓もパノラミックウィンドウとなっている。側窓はサッシュレスの一段下降窓と固定窓のユニット構造。客室内も一新され、吊革は高さが異なる３種類のものを設置、編成中２箇所に車椅子スペースを設けている。
制御方式はＶＶＶＦインバータ制御で、ブレーキ方式は回生ブレーキ併用デジタル指令-アナログ変換式電磁直通ブレーキ装置である。台車はボルスタレスのＴＳ-1019（Ｍ車）、ＴＳ-1020（Ｔ車）となっている。パンタグラフはシングルアーム式。冷房装置は東急初の集中式となった。
当初第1編成（3001Ｆ）は東横線に配置され、クハ3001-デハ3251-デハ3201-サハ3501-サハ3502-デハ3252-デハ3202-クハ3101の8連で使用された。
量産車である3002Ｆ以降は当初から目黒線で使用されるため6連で登場し、新たに1Ｍ方式の新形式デハ3400形が誕生した。3001Ｆも番号末尾が2の3両を3002Ｆに捻出して、デハ3401を組み込んで6連化、後に量産化改造も行われている。
2001(平成13)年までに13編成計78両が揃い、目黒線で活躍中。
東横線時代の3000系
新製直後は8連で東横線にて運用されていた。
1999年5月5日 菊名駅にて
目黒線を行く3000系
上の3001Ｆと比較すると、スカートの切り欠き、ワイパーの色などが異なっているのがわかる。
2005年1月10日 大岡山-奥沢間にて
