Premiärministern har sagt att begränsningar av EU-medborgarnas fria rörlighet i Storbritannien skulle vara en röd linje för henne och hon har uteslutit ett poängbaserat system.
770 000 EU-medborgare som bor i huvudstaden bör dock vara berättigade till visum för att säkerställa sin framtid i London, sade handelskammaren.
De utgör 15 % av Londons anställda.
EU-medborgare bidrar också med mer än 26 miljarder pund till Londons bruttoförädlingsvärde - värdet av producerade varor och tjänster - och de betalar direkta skatter på omkring 7 miljarder pund per år.
Deras avsteg från arbetskraften "skulle vara ekonomiskt skadligt, påverka olika nyckelindustrier och sätta press på offentliga medel", föreslår kammarens forskning.
Det skulle särskilt kunna drabba byggsektorn, där utländska arbetstagare utgör en tredjedel av arbetskraften, och finansiella tjänster, där de utgör en fjärdedel.
Inom denna sektor finns det en akut oro efter brexit över framtiden för passrättigheter - ett avtal som gör det möjligt för brittiska företag att erbjuda finansiella tjänster var som helst inom EU och det bredare Europeiska ekonomiska samarbetsområdet, inklusive Norge, Island och Liechtenstein, utan att behöva licens i enskilda länder.
Även om detta ännu inte har klargjorts av regeringen, tror man att EU-invandrare i framtiden kommer att behöva resa in i Förenade kungariket enligt samma ordning som nu gäller för invandrare från länder utanför EU som inför minimilöner och insisterar på fasta jobberbjudanden.
Forskning tyder på att London år 2020 kan ha förlorat tillgång till 160.000 migrerande arbetstagare, och det skulle bli en förlust för den ekonomiska produktionen på nästan 7 miljarder pund per år och direkta skatter på omkring 2 miljarder pund.
I rapporten rekommenderas följande:
Stadshuset sa att borgmästaren hade åtagit sig att hålla London öppet för utländska talanger, men han har ännu inte åtagit sig att vidta särskilda invandringsåtgärder.
Ben Johnson, rådgivare åt borgmästaren i affärsfrågor, sade att möjligheten att locka utländska arbetstagare var avgörande tillsammans med "privilegierat" tillträde till den inre marknaden.
Han sade att prioriteringen var att säkra arbetarnas framtid här nu, även om det inte fanns något uttryckligt stöd från honom för något av affärsförslagen.
Större London Authority Konservativ gruppledare Gareth Bacon sade: "Nu när vi har vunnit kriget över Brexit och har åter säkrat makten att styra oss själva, har vi en stor möjlighet att utforma vår invandringspolitik på sätt som bäst passar våra behov och ambitioner.
"Om detta skulle innebära särskilda arrangemang för London återstår att fastställa, men LCCI-förslagen är värda att överväga och ge ett värdefullt bidrag till den debatten."
London behöver sitt eget visumsystem för att möjliggöra högre migrationsnivåer för att undvika ekonomisk nedgång efter Brexit, har en ledande näringslivsorganisation sagt.