デハ80形は1949(昭和24)年に戦後初の新車として、デハ81〜86が製造された。続いて1950〜58(昭和25〜28)年に木造車デハ1・20形の鋼体化として、デハ87〜108が登場した。
車体は張上げ屋根の近代的なデザインとなり、三軒茶屋での二子玉川園行きと下高井戸行きを判別するため正面窓上にマーカーランプ（方向指示灯）が取付けられた。集電方式は当初はビューゲルだつたが、のちにパンタグラフに変更された。木造車鋼体化車はさまざまな台車が存在し、バラエティーに富んでいた。デハ81〜84は連結2人乗り化改造され、片運転台・中央扉がステップ化された。
玉電の主力として活躍していたが、1969(昭和44)年の玉川線廃止後はデハ81〜86と87〜90(104〜107を改番)が世田谷線に残った。87〜90は1970(昭和45)年に江ノ島鎌倉観光(のち江ノ島電鉄)に譲渡されて600形となったが、現在は引退し、601が世田谷に里帰りして宮の坂駅前に保存されている。
世田谷線では塗装が鉄道線と同じグリーン1色となり、1978(昭和53)年からは外板張替、客室窓の上段下降・下段固定化などの車体更新工事が行われ、1989(平成元)年からは前照灯シールドビーム２灯化が行われている。さらに1994(平成6)年からはデハ70形と同様に台車・主電動機などを交換が行われている。なお、デハ85・86は他車の入場時に各車両との連結を考慮して両運転台のままとなっていた。
デハ300形への機器供出に伴って順次廃車が進み、2001年1月、引退を前に玉電のリバイバル塗装となったデハ81+82を最後に現役を退いた。
上町行きのデハ81+82
ラッシュ時の運行を終え、上町行きとなって入庫の途につくデハ81＋82。
1999年8月16日 世田谷にて
シールドビーム2灯化前のデハ81＋82
車体更新によりマーカーランプが撤去されたものの、シールドビーム2灯化前は比較的原型に近いスタイルであった。
1987年3月16日 山下−松原間にて
下高井戸のカーブを行くデハ81+82
松原からの直線区間を経て、下高井戸駅手前のカーブに差し掛かったデハ81+82。
1998年5月21日 松原−下高井戸間にて
終着三軒茶屋へ向かうデハ83＋84
西太子堂を出て、キャロットタワー1階の三軒茶屋駅に向かうデハ83＋84。
1998年5月21日 西太子堂にて
