東京都では地下鉄ネットワークをより低コストで建設するために小断面トンネルの実用に向けてさまざまな検討・試作を重ねた結果、従来の地下鉄よりもコンパクトで、急勾配・急曲線に対応可能なリニアモーター式駆動が実用化され、12号線（のちの大江戸線）の建設に際して採用されました。これに伴って1991（平成3）年から製造されたのが12-000形です。車体は16m級3扉で、軽量化のためにアルミニウム合金製で、前頭部は柔らかな流線型でまとめられました。小断面トンネルに対応するために小径車輪の採用などで床下部分が縮小されたほか、車体上部が斜めに絞られた独特の断面が特徴です。また、超薄型のクーラーが専用に開発されたほか、パンタグラフ取付け部分は車体を窪ませるなどのさまざまな設計上の工夫が凝らされています。車体塗装はアイボリー地に路線色のマゼンタの帯色が入れられました。
当初登場した1次車を小改良したのが2次車で、広幅の貫通幌が狭幅に変更されるなどの変更点があります。1997（平成9）年の新宿～練馬間延伸開業に際してモデルチェンジが行われ、車体地色の無塗装化、前面形状の変更、8両編成化などが行われた3次車が登場し、併せて6両編成だった1・2次車も中間車を増結して8両編成化されました。最終的に53編成が登場しました。