坂戸駅付近から東松山駅付近までは北に向けてルートをとる。北坂戸駅の先で越辺川を渡って東松山市に入り、かつて高坂構外側線が分岐していた高坂駅に至る。高坂駅から掘割区間を抜け、都幾川を渡り、地平区間をしばらく行くと東松山駅に到着する。同駅付近でルートを西に変えたのち、東上線最大の車両基地である森林公園検修区が併設された森林公園駅に至る。
小川町駅を出てしばらくは八高線と並行したルートをとるが、東武竹沢駅付近で八高線と分かれ北上する。森林地帯に入り、本田技研工業寄居工場の東側にあるみなみ寄居駅を過ぎると、森林を抜けてまもなく男衾駅に至る。男衾駅を出ると進路を西に変え、鉢形駅の先で荒川を渡り、玉淀駅を経て終点の寄居駅に到着する。寄居駅では東上線は東側から進入するのに対し、八高線は西側から回り込む形となるため、小川町駅とは両線の列車の進行方向が逆となる。
運行概況.
当線は東京都区部と埼玉県南西部を結ぶ通勤・通学路線として、また、日中の生活路線として機能している。各種別の現行の停車駅は「駅一覧」を参照。
運行本数.
直通運転.
東上線または地下鉄線で人身事故などの輸送障害が発生した場合、直通運転を中止することがある。
車両運用について.
列車種別.
現行の停車駅に関しては「駅一覧」の節を参照。以下において「平日」「土休日」はダイヤ設定上の曜日を指す。
川越特急.
一部の列車にはコンシェルジュが添乗し川越観光に関する案内を実施するほか、車内放送でも川越観光に関する案内を行う。また、車内チャイムとして川越市出身の作曲家菅野祐悟が作曲した川越特急専用のチャイムが使用されている。
快速急行.
急行.
運行の変遷.
準急.
普通.
臨時列車.
川越まつり号.
過去に存在した種別.
特急.
フライング東上.
この愛称はイギリス国鉄（当時）の「フライング・スコッツマン」にあやかったもので、運行開始当初は無料特急として運行された。
行楽急行・特急.
特急に種別変更後の運行形態は次の通りである。
通勤急行.
快速.