Mit Ausweiterung des HVV-Gebietes ab 15. Dezember 2002 erhalten alle mit lokbespannten Nahverkehrszügen befahrenen „S“-Bahn-Linien die neue Bezeichnung „R“ für Regionalbahn. Das Markenzeichen „S“ steht künftig nur noch für die mit Gleichstrom-Triebzügen bedienten Strecken.

Der 17. Dezember 2002 ist der letzte Einsatztag eines Fahrzeugs der Baureihe 470 auf der Linie S2. Damit sind alle bis 1970 gebauten Altbaufahrzeuge aus dem Einsatzbestand der S-Bahn ausgeschieden: Die meisten Fahrgäste freut es, echten „Fans“ fällt der Abschied schwer. Ein Trost: Die S-Bahn Hamburg erhält einen Triebzug der Baureihe 471 als fahrfähigen Museumszug. Betreut wird das Fahrzeug durch den Verein Historische S-Bahn Hamburg e.V., der über das Jahr verteilt Sonderfahrten zu verschiedenen Themen veranstaltet, die keinesfalls nur „eingefleischte“ S-Bahn-Fans interessieren. Gemietet werden kann der nostalgische Zug auch für Ihre ganz private Reise über das Hamburger S-Bahnnetz. Außerdem beabsichtigt der Verein die Wiederinbetriebnahme eines Triebzuges der Baureihe 470.

Von 2005 bis 2007 werden für die S-Bahnverlängerung nach Stade 33 Züge der Baureihe 474 (4059-4091) zu Zweisystemfahrzeugen (Stromschiene 1,2 kV Gleichspannung und Oberleitung 15 kV/16,7 Hz Wechselspannung, neue Nummern 4113-4145) umgebaut und neun weitere (4104-4112) neu beschafft, die ab Dezember 2007 die Landkreise Stade und Harburg umsteigefrei mit der Hamburger City verbinden.

Mit Inbetriebnahme der „Selbstabfertigung durch den Triebfahrzeugführer“ am 8. Februar 2006 am Hauptbahnhof sind alle Stationen der S-Bahn auf das neue Abfertigungsverfahren umgestellt.

Ende 2006 sind die beiden im Schildvortrieb gebohrten Tunnel für die S-Bahnstrecke zum Flughafen und der neue Bahnhof im Rohbau fertig gestellt. Im April 2007 liegen schon die Gleise in den Röhren von Ohlsdorf bis kurz vor der neuen Haltestelle „Hamburg Airport“.