つくば線開業に伴い起こされた新形式で、4000系が直流専用車、4060系が交直流対応車である。
外観で区別可能とするため、4060系は黄土色のラインが引かれた。
老朽化した1000系（初代）の置換えも兼ねており、現在に至るまで常武電鉄で最も製造された系列である。
車体は初めて常武オリジナルのデザインを採用し、制御方式もIGBT-VVVFインバータ制御が採用された。
2003年から2016年にかけ、4000系234両 4060系144両が製造された。
長期間に渡り量産され、次車ごとの仕様変更が生じている。
| 1次車（2003～05年製造） | 三菱製IGBT-VVVF（初期型） | 幕式方向幕（登場時） |
| 2次車（2008～09年製造） | シーメンス製IGBT-VVVF | 3色LED方向幕（登場時） |
| 3次車（2011～16年製造） | アルストム製IGBT-VVVF | フルカラーLED方向幕 |
4060系は全てつくば線の守谷車両区所属で、京王への乗入れは想定されているものの、現時点で直通履歴は無い。
4000系は、4102Fと4103Fを除く6両固定編成がつくば線の守谷車両区に、他は全てちばらき線の沼南車両区に所属している。
なお、4000系3次車では、常武初のフルカラーLEDが採用された。
他の編成も、2016年までに全てフルカラーLEDへ交換された。
2両固定編成は全車が2018年～2022年に京王ライナー対応改造を受けた。
L/Cシートへの換装及びコンセント設置、前照灯及び急行灯兼尾灯のLED化、外観デザインの変更が行われた。
主要諸元
| 最高運転速度 | 110 km/h |
| 設計最高速度 | 120 km/h |
| 起動加速度 | 3.3 km/h/s |
| 減速度（常用） | 4.0 km/h/s |
| 減速度（非常） | 4.5 km/h/s |
| 全長 | 20,000 mm |
| 車体長 | 19,500 mm |
| 全幅 | 2,845 mm |
| 車体幅 | 2,770 mm |
| 主電動機出力 | 170 kW×4 |
| 制御方式 | IGBT-VVVFインバータ制御 |
| 制御装置 | 回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ |
| 保安装置 | 京王形ATC |
編成表
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