東京副都心のターミナル駅である渋谷駅から郊外の住宅地域を経て中央林間駅まで至る通勤・通学路線であり、東横線と並ぶ東急電鉄の基幹路線である。起点の渋谷駅から東京メトロ半蔵門線を介して東武伊勢崎線（東武スカイツリーライン）・日光線と相互直通運転を行っており、特に東京メトロ半蔵門線とは、ほとんど一体的に運行されている。また、二子玉川駅・溝の口駅から大井町線への直通列車も運行されている。
路線の名称は、東急が田園都市線とともにエベネザー・ハワードの提唱した田園都市構想を用いて建設を行った「多摩田園都市」に由来する。溝の口駅以西はこの「多摩田園都市」の中核をなす交通機関として建設された。多摩田園都市地域の郊外のニュータウンとしての発展とともに、同地域の最も主要な交通機関として機能している。東海道新幹線以外の横浜市内を走る主要な鉄道路線の中では、ターミナル駅である横浜駅を経由しないことが特徴であり、沿線の横浜市青葉区などでは東京への通勤通学者の割合が横浜市内の他の区と比較して高い。
沿線風景.
二子玉川駅のプラットホームは南側（先頭車両寄り）で多摩川の橋梁上にかかり、かつては併用軌道橋だった二子橋を右側（西側）に見ながら同川を渡る。渡ったすぐ先に二子新地駅があり、ここから溝の口駅までは多摩川の氾濫原を高架で進む。この区間の両側は二子から溝口にかけて比較的古くからの住宅地を貫いている。
溝の口駅の南側にあるトンネルを皮切りに、起伏の多い多摩丘陵を貫通する。カーブ、トンネル、切り通しあるいは高架が連続し、地表を直線的に進む区間は少ない。列車から見ると、列車と地表の位置関係は目まぐるしく上下に変化しているように見える。この区間の沿線は田園都市線とともに建設された多摩田園都市地域にあたり、沿線は比較的新しいニュータウンの住宅地が広がっている。車窓の両側には丘という丘に住宅が建設されているのが見えるが、公園や街路樹が多いため、建てられている住宅の数の割に緑を比較的多く感じることができる。
歴史.
玉電時代・溝ノ口線の開業.
大井町線への編入および田園都市線への名称変更.
田園都市線の路線延伸.
なお、構想段階では中央林間から小田急江ノ島線への直通運転も検討された。
新玉川線の建設.
大井町線の分離.
新玉川線の編入から現在.
将来.
利用状況.