京王線
概要
新宿と八王子を結ぶ。国道20号（甲州街道）や首都高速4号新宿線・中央自動車道・JR中央本線と並行している。府中以東は国道20号にほぼ沿っており、聖蹟桜ヶ丘以西では川崎街道・北野街道に沿いながら浅川をさかのぼっている。建設時の経緯（後述）から、府中駅を境にして長い直線区間が少なくなる。
新宿 - 笹塚
JR新宿駅、小田急新宿駅のさらに西隣の地下2階に南北に延びる3面3線の新宿駅を南に出て、国道20号を地下でくぐる。新宿区から渋谷区に入り、海側（京王八王子・高尾山口に向かって左側）2線が合流しながら右に半径110mの急カーブを切り、西南西に向きを変える。ここでシーサスポイントを通過。国道20号の少し渋谷方面寄りの南側を走りながら旧初台駅跡を通る。ここまではカーブが連続するためATS時代には減速信号現示により運転速度が制限されていた。幡ヶ谷駅を越えたところで上り線は急勾配 (35‰)で地上へ、下り線はしばらくしてから京王新線と同時に地上へ出る。ここまでの地下区間において、初台駅は京王線の当該区間の地下化によって一旦地下駅となった後に京王新線に移転したため京王線側に旧駅跡が残っているが、幡ヶ谷駅は当該区間の地下化前に京王新線に移転したため京王線側に旧駅の痕跡は全くない。上り線のみ踏切が1箇所あり、地上区間が他の3線より長い。そのまま上下線が京王新線を挟む形で高架の笹塚駅に登る。ここまでの地下区間は主に玉川上水の敷地に建設されている。旧初台付近までは比較的急な曲線が多い。駅の手前で東京都道420号鮫洲大山線（中野通りの延長）を越える。
笹塚 - 明大前
京王新線の電留線を挟みながら高度を下げ、ここから世田谷区の北端をときおり杉並区に入りながらさらに西南西に向かう（この状態は芦花公園あたりまで続く）。環七通りを越え、玉川上水を越えたところに代田橋駅がある。代田橋駅手前までは高架であるが、ここから先は地上を進む。明大前駅で井の頭線と交差する。
明大前 - 千歳烏山
小さな起伏を超え、右に大きくカーブを切るところに、下高井戸駅がある。ここでは左から東急世田谷線を迎える。下高井戸駅を出ると再び起伏があり、向きを西北西に変え、車両基地（かつては工場もあったが現在は留置線のみ。詳細は若葉台検車区を参照）のある2面4線の桜上水駅へ。続く上北沢駅は京王線では数少ない島式1面の駅である。上北沢駅付近からしばらく首都高速道路との距離が離れる。上北沢駅を出ると高架駅の八幡山駅に向け駆け上る。八幡山駅は京王線では唯一、ホームのない通過線のある駅で、外側線が本線となっているのも唯一である。その高架により環八通りを越える。左に高架の電留線を見ながら高架線から駆け下りて、左にカーブを切って芦花公園駅、西南西に向かって、烏山川を跨ぎ、千歳烏山駅である。この付近はバイパスである国道20号と多少離れるが、旧道とは近い。
この区間では代田橋駅 - 仙川駅で連続立体交差の計画がある（新宿 - 調布間の連続立体交差化事業および複々線化計画参照）。
千歳烏山 - つつじヶ丘
仙川の谷に下り、これを渡ると地面は上がっていくが、線路はさらに下って切り通しに入る。調布市となり、仙川駅に着く。現在の仙川駅は山手線の渋谷駅と同じようなホーム構造であるが、かつては島式1面であった。都道114号をくぐると武蔵野台地の国分寺崖線から入間川の谷に突き出す。高架（築堤）で進んで入間川を跨ぎ、武蔵野台地の武蔵野面の舌状台地へ着地する。
つつじヶ丘 - 調布
2面4線のつつじヶ丘駅で左に電留線を見送りながら、本線は崖に突き出しながら国分寺崖線を再び下り、柴崎駅の先で野川を越える。そこから地下トンネルに入り、国領駅構内で大きく右にカーブを切る。ここから再び西北西に向きを変え、東京都道11号・狛江通りと地下で交差する。地上時代は踏切で交通が遮断され渋滞がひどかったが、地下化により解消された。布田駅は地下化開業の際にスクリーンドアを採用したため、旅客がホームへ転落するおそれはなくなった。さらに右に曲がって、2面4線（地下2階1面2線下りホーム、地下3階1面2線上りホーム）の調布駅へ入る。
調布 - 府中
相模原線とのポイントを通過し相模原線を左に分けると、地上に出る。西調布駅を過ぎて中央自動車道をくぐると右手に味の素スタジアムが見えてすぐが飛田給駅である。左右にカーブを切りながら府中市に入り市道の切り通しを越えて、武蔵野台駅へ。駅端からすぐに土手を上り、市道、西武多摩川線、市道を越え、地上に降りて右にカーブを切って多磨霊園駅へ。このカーブでは京王の曲線制限としては最も高い105km/h制限の標識が立っているが、最高速度を出す列車（特に特急・準特急）は先行列車の関係で直後の信号で減速信号に掛かることが多いため、この最高制限速度を出す列車は少ない。続く東府中駅は下り線のみ待避線を持ち、さらにその南隣に競馬場線専用ホームがある。競馬場線を左に分けて旧甲州街道を斜めに横切り、線路も左にカーブを切りそのまま高架へ上ってゆく。小金井街道を越えて2面4線の府中駅に着く。
府中 - 聖蹟桜ヶ丘
府中を出たらすぐに国分寺街道と府中街道を跨ぎ、JR武蔵野線（地下）と交差して、大きく左にカーブを切りながら地上に降り、進路は南南西になる。ここで再び旧甲州街道の踏切があり、分倍河原駅へ。この駅の途中で立川崖線があり、ここから南は高架駅となる。その崖線下に沿ってJR南武線のホームがある。市道（ホーム下）と鎌倉街道旧道を越え、地上に降りる。降りきったところで中央道をくぐる。再び右にカーブを切りながら西南西に向かって高架に上がり、中河原駅である。ここで新道と合流した鎌倉街道を再び越える。左にカーブを切り、進路を再び南南西として多摩川を越え、多摩市に入る。右に急カーブを切って聖蹟桜ヶ丘駅である。この駅は古くはカーブの途中にあったが、高架化の折りに駅ホームの一部を直線としている。
聖蹟桜ヶ丘 - 高幡不動
ここから川崎街道の北側に沿って走る。野猿街道の一部立体交差を越えると、左から多摩丘陵が迫る。日野市に入り、ここからは多摩丘陵と多摩川の間の狭い平野の南端近くを走ることになる。地平に降りて右、左にカーブを切ると百草園駅。しばらく直線で進むと、右から程久保川が迫り、これを越えると、多摩モノレールの高幡不動駅をくぐる。同時に都道と交差する。高幡不動駅は、動物園線用のホーム、線路を入れて3面5線の駅である。
高幡不動 - 京王八王子
45km/hの低速で左にカーブを切り、右折した川崎街道と交差し、さらにその直進方向である北野街道に沿う。左に曲がって南西を向く。さらに左折すると南平駅である。右に曲がって、平山橋を渡る道と交差し、左に曲がると平山城址公園駅である。八王子市に入って、浅川、北野街道に挟まれるように右に大きく曲がり、勾配を上りながら西進すると長沼駅である。その先で北野街道が左から迫り、これと交差する。なお都道を左に見ながら再び上り勾配となり、直進し、右にカーブして湯殿川を渡り、高架2面4線の北野駅となる。国道16号八王子バイパスを越え、直進する高尾線に分かれて右にカーブし、西北西を向く。左からJR横浜線が迫り、並ぶところで野猿街道の陸橋をくぐる。横浜線を左に分けると、すぐに中央線、八高線の高架をくぐる。左にカーブしながら地下に潜ってゆき、北西を向いて1面2線の京王八王子駅に至る。
歴史
京王電気軌道が1913年、笹塚駅 - 調布駅を開通させた。その後、小刻みに延長を繰り返し、新宿追分駅 - 府中駅間を1916年に全通させた。当初、新宿駅 - 笹塚駅、調布駅 - 府中駅 - 国分寺駅はバス連絡を行っていた（東京で最初のバス営業）。新宿 - 八王子間の鉄道は甲武鉄道が1889年に開業し、鉄道国有法により1906年には官設鉄道の中央本線となっていたが、江戸時代までの主要交通路だった甲州街道からはかなり北方に離れ、中野 - 立川間ではむしろ青梅街道や五日市街道に近い武蔵野台地を直線で結んでいたのに対し、この京王電気軌道線は内藤新宿から高井戸宿や布田五宿を経て府中宿まで、甲州街道に沿ってかつての各宿場を結んでいた。
府中駅 - 東八王子駅（現：京王八王子駅）間は、関連会社の玉南電気鉄道により1925年に開業した。同区間は国から補助金を得るため、軌道法に基づく軌道ではなく、地方鉄道法に基づく鉄道として、軌間1067mmで建設された。そのため、京王と玉南とは直通運転できなかった。
玉南は結局、国鉄中央本線との競合を理由に補助金を得られなかった。そのため、1926年に京王は玉南を合併。改めて軌道特許を取得して同区間を軌間1372mmに変更した。新宿追分 - 東八王子間の直通運転が開始されたのは1928年のことである。
京王線の幡ヶ谷駅以東は戦前、甲州街道を走る軌道であった。新宿方の起点は、現在は新宿駅西側の京王百貨店地下二階であるが、古くは、南口のJRの線路を乗り越えた先の新宿追分（新宿伊勢丹前交差点。現在の新宿三丁目駅に相当）であった。1936年、幡ヶ谷より新町までは玉川上水を暗渠とした上に専用軌道を敷設。新宿起点も追分交差点上から脇の四谷新宿駅（のちの京王新宿駅。現在は京王新宿三丁目ビルが立地）に移転した。戦争末期の1945年、新宿 - 初台間にある天神橋変電所が空襲に遭って電圧が低下した時、新宿駅南口の跨線橋の坂を電車が上れなくなったため、西口の現在の場所にターミナルが作られた（この場所は東横線新宿延伸計画用の土地だった。詳しくは、東京横浜電鉄新宿延伸計画を参照）。
以降も、新宿駅と文化服装学院前との間、約1kmは甲州街道上に軌道が敷設されていたが、1953年に道路中央を専用軌道化した。しかし、新宿駅周辺の甲州街道上り線を横切る踏切に遮断機が設けられていなかったことによるトラブルが相次ぎ、また甲州街道自体拡幅の必要に迫られ、京王線軌道敷を移設することになった。こうして新宿駅は1963年4月に現在の地下駅が完成し、同区間が地下化された。同年8月に架線電圧を1500Vに昇圧。京王線の地下化は翌1964年に初台駅の西側まで延長され、1978年には上記の京王新線開業で新宿 - 笹塚間の複々線化が実現し、その後の1983年には笹塚駅東側まで地下区間が延長された。なお、京王新線の開業と同時に京王線の全列車は初台・幡ヶ谷両駅を通過する事になり、スピードアップが図られた。
京王線は府中（武蔵国の国府所在地）や金剛寺（高幡不動尊）の門前など、古代からある町を通り、沿線には一定の交通需要があったが、競合する国鉄（現JR東日本）中央本線（国電中央線快速区間）や関東の他の大手民鉄と比較すると、輸送力の増強は遅れた。しかし、第二次世界大戦後に東京都の多摩地域では人口が急増し、京王グループ自体も京王不動産による住宅開発を含めて行ったことで、京王線の乗車人員は激増した。
さらに1968年、運輸省の都市交通審議会が答申第10号で芦花公園から新宿・市ヶ谷を経由して住吉町に至る「東京10号線」計画を示し、同年中の建設省告示で西側の出発地が調布、1975年の同審議会第15号答申では橋本へと延伸されて、京王線は京王新線・都営新宿線・相模原線の各線と一体での輸送力強化が図られた。1971年からは多摩ニュータウンへの入居が開始され、当初は聖蹟桜ヶ丘駅で京王電鉄バスとの接続、1974年の相模原線京王多摩川 - 京王多摩センター間延伸開業後は新宿 - 調布間での直通電車運転により、ニュータウン住民の主要通勤路として京王線が相模原線と共に利用された。
このため、京王帝都電鉄（1998年に京王電鉄へ改称）は1963年に特急運転開始、1970年に全線複線化を行った。さらに、上記の新宿地区で行った専用軌道化・地下化や京王新線の建設以外でも、各駅ホームの延長や京王八王子駅の地下化、調布駅周辺での地下化と相模原線との平面交差解消など、列車の増発や長編成化を実現するための設備投資を続け、輸送力の増強を進めた。
京王ライナー
京王線新宿始発の京王八王子行・橋本行の2系統で運転される京王電鉄初の有料座席指定列車。途中停車駅は京王八王子発着が府中駅・分倍河原駅・聖蹟桜ヶ丘駅・高幡不動駅・北野駅、橋本発着は相模原線京王永山駅・京王多摩センター駅・南大沢駅である。
新宿駅発の下り列車は平日ダイヤでは20時発から0時20分発まで、土曜・休日ダイヤでは16時20分発から22時20分発まで（2019年2月17日までは17時発から21時20分発まで）設定されている。2019年2月22日以降は上り列車も朝に京王八王子発と橋本発が2本ずつ（土休日は京王八王子発のみ1本）が新宿駅着で運行されている。
全列車が京王5000系（2代目）で運行される。乗車には座席指定券400円が必要だが、下り列車については府中駅及び相模原線京王永山駅以遠の停車駅から乗車する場合は、座席指定券無しで乗車できる。
2018年11月以降、高尾山口発着の臨時座席指定列車も運転されている。
特急
京王線の路線図ではピンク（■）、英語では「Special Express」と表記される。
京王線新宿駅発着の折返しで運転される。途中停車駅は、明大前駅・調布駅・府中駅・分倍河原駅・聖蹟桜ヶ丘駅・高幡不動駅・北野駅である。ダイヤの乱れが発生しない限り京王電鉄の車両のみで運転される。
1963年（昭和38年）から定期運転を開始し、当初新宿駅 - 京王八王子駅（当時の東八王子駅）間最速40分運転で設定された。5000系（初代）時代に最高速度105km/h引き上げと最速所要時間35分への短縮（当時は分倍河原駅・北野駅は通過していた）が行われ、2001年3月の改定で調布駅 - 北野駅 - 京王八王子駅間の最高速度110km/hへの引き上げと最速34分化（上り最速35分）が行われた。その後、府中方面を走る特急については、シーズンダイヤの分割併合と運転パターンの違いにより所要時間が延び、2006年9月のダイヤ改定で調布駅地下化工事に伴う徐行運転のため最速所要時間はさらに増加し時刻表上の最速所要時間（分単位）は下り37分、上りは39分となった。2013年ダイヤ改定以後の最速所要時間（分単位）は上り下りともに38分、日中の標準所要時間は下り42分、上り41分である。1992年から2001年3月のダイヤ改定までは現在と停車駅が異なる相模原線系統の特急も運転されていた。
現行ダイヤでは京王線新宿駅 - 京王八王子駅間・京王線新宿駅 - 高尾山口駅間・京王線新宿駅 - 橋本駅間の3系統が運行されている。土休日については京王八王子駅発着以外の運行は少数派の設定となっている。その他にも平日朝には京王多摩センター発京王線新宿行きが運行されている。最速達列車の京王ライナーには京王八王子8:25発特急（高幡不動まで各駅停車）新宿行きが調布で抜かれる。また途中駅で種別が変わる列車も運行されており、朝晩には京王線新宿駅 - 高幡不動駅間が特急、高幡不動駅 - 京王八王子駅間が各駅停車になる列車がある。途中駅で種別が変わる列車については2018年2月22日ダイヤ改正より最終的な行き先を常時表示し種別のみを変える形となったため、表示は例えば下り列車の場合『特急｜京王八王子』→ 高幡不動駅から『各停｜京王八王子』などといった形となっている。2018年2月21日までは行き先と種別の表示は両方変えられ、表示も『特急｜高幡不動』→『高幡不動から各停京王八王子行』といった形で切り替えて表示しており、「京王線新宿駅発高幡不動駅行き、高幡不動駅より各停京王八王子駅行き」といった形で案内されていた。
平日朝ラッシュ上り（調布駅基準7:00 - 8:45頃発）は運転されず、代わりに区間急行・急行あるいは準特急が運転される。
1982年11月からは順次10両編成車両が充当され、1992年のダイヤ改定で京王八王子系統については、同年に導入された8000系10両（6両+4両）編成に統一された。2001年3月の改定以降は再び他系列も使用されるようになり、現在ではすべての列車が10両編成（8000系10両固定編成または6両+4両、7000系10両固定編成または6両+4両または8両+2両、9000系0番台8両+7000系2両／30番台の10両固定編成）で運転される。9000系30番台に関しては、2013年2月22日のダイヤ改定で都営新宿線直通列車と運用がリンクしていた昼間時の相模原線内折り返し各停が廃止されたことで、都営乗り入れ車の必要な運用が削減されたため運用される機会が増えている。これは都営新宿線直通をのぞく10両編成で運行される他の種別でも同様である。ただし、ダイヤが大幅に乱れたときは8両編成で運行されることがある。
2001年3月のダイヤ改定により新種別の準特急が設定されて以降、多くの特急ダイヤは準特急に種別が変更された。東日本大震災に伴う2011年夏の節電ダイヤではすべての特急が一旦運行休止になり、電力需給の改善に伴う節電ダイヤ終了後の同年9月23日のダイヤ修正で土休日の京王線新宿駅 - 高尾山口駅間の1往復のみ復活したものの、2012年8月19日のダイヤ改定でこの1往復も準特急へ種別が変更され再び運行休止となった（この間にも多客対応に伴う飛田給発京王線新宿行の臨時特急が運転された。2013年1月1日には京王線新宿発高尾山口行の臨時特急「迎光」号が下り1本のみ運転された）。2013年2月22日のダイヤ改定で特急の運行を再開したが、京王線内については分倍河原駅・北野駅が停車駅に加わり、実質的にそれまでの準特急が特急に種別を変更されたものである。また、このダイヤ改定により相模原線系統の特急も復活した（調布より先の相模原線内は急行と同じ停車駅である）。
2006年までは、土曜・休日シーズンダイヤでの高幡不動駅で連結・切り離しを行う京王線新宿駅 - 京王八王子駅・高尾山口駅間の運転、1992年までは一部の特急に「陣馬」（京王線新宿駅 - 京王八王子駅間）・「高尾」（京王線新宿駅 - 高尾山口駅間）と愛称を付与したこともあった。
準特急
京王線の路線図ではオレンジ（■）、英語では「Semi Special Express」と表記される（旅客案内表示では、英文字でSemi S.Expと示される）。
特急と同様、定期運転では京王線新宿駅発着で運転され、ダイヤの乱れが発生しない限り京王電鉄の車両のみが使用される。2001年3月に急行や平日夕夜間の通勤快速を置き換えて新設された速達列車で、当時の特急停車駅に分倍河原駅と北野駅を追加した種別（設定当初から2013年2月22日に再設定された現在の特急と同じ停車駅）であった。2006年9月のダイヤ改定までの日中の高尾山口駅までの下り所要時間はシーズンダイヤ時をのぞき47分であったが、実際には夜間に時刻表上45 - 46分で結ぶ列車（高尾駅での停車時間が短くなる）も設定されていた。上りの高尾山口発の列車は高尾駅に加えて北野駅での停車時間も長かった。これは北野駅で京王八王子発との同時進入ができず、先に到着して待ち合わせる形となるためである（これは現在の高尾山口発特急も同様である）。
現行ダイヤでは京王線新宿駅 - 京王八王子駅間・京王線新宿駅 - 高尾山口駅間・京王線新宿駅 - 橋本駅間の3系統が運行されている。平日の高尾山口駅発着列車は朝のみ設定されている。そのほか平日朝に京王線新宿駅 - 京王多摩センター駅間の列車が、平日夜に京王線新宿発高幡不動行きの列車が運行されている。下りのみ調布駅で京王ライナーに抜かれる列車がある。また途中駅で種別が変わる列車も運行されており、朝晩には京王線新宿駅 - 高幡不動駅間が準特急、高幡不動駅 - 京王八王子駅間が各駅停車になる列車がある。このような列車の行き先と種別の表示の変更は特急に準ずる。
平日朝ラッシュ最混雑時間帯の上り（調布駅基準7:20 - 8:05頃発）は準特急は特急と同様運転されず、代わりに区間急行・急行が運転される。
他の鉄道事業者においては「準特急」に相当する列車に「快速急行」という種別を使用するか、「特急」の停車駅を増やした上で旧来の「特急」を「快速特急」に昇格させるかのいずれかを取るケースが通常であるため、現在「準特急」という種別の列車を運行する鉄道事業者は日本全国でも京王電鉄のみとなっている。ただし、過去には小田急電鉄や近畿日本鉄道でも走っていたことがあった。
全列車が10両編成で運行されており、使用車種は特急と同じである。ただし、ダイヤが大幅に乱れたときは8両編成で運行されることがある。
2001年3月の設定当初は、平日昼間は京王線新宿駅 - 京王八王子駅間の列車と京王線新宿駅 - 高尾山口駅間の列車が10分間隔で交互に運転された。平日の夕方・夜間は京王線新宿駅 - 京王八王子駅間で10分間隔の運転であった。休日は早朝・深夜以外の運転で京王線新宿駅 - 京王八王子駅間の列車と京王線新宿駅 - 北野駅間（北野駅 - 高尾山口駅間を各駅停車として直通運行）の列車が10分間隔で交互に運転されていた。
2011年3月11日のダイヤ改定で、オフピーク通勤による朝の混雑緩和を目的とした「早朝準特」が平日午前6時台の京王八王子発上りに3本設定された。改定当日に東日本大震災が発生し一時運休したが、その後企業・団体独自のサマータイム（通勤時間前倒し）導入が広まり需要が高まったため、同年7月に実施された節電ダイヤで高尾線直通列車（この列車は高尾山口駅 - 北野駅間は各駅停車として運転）が1本増発され計4本となった。
2011年には夏の節電ダイヤに伴う日中の一部時間帯や、同年と2012年の年末の木・金曜の23時台には高幡不動行の臨時列車が運行されていた（高幡不動からは各停京王八王子行）。
2013年2月22日のダイヤ改定より土休日（平日の早朝上り1本を含む）の高尾山口駅発着列車のみの運転となり京王八王子駅発着の全列車と平日日中の高尾山口駅発着の準特急はすべて特急に種別（停車駅に変化はないため実質的に名称のみ）が変更された。高尾線内は各駅停車となるが、急行は高尾線内での通過運転を継続しているため、急行とは千鳥停車の関係となっている。実際にはそれまで京王線新宿 - 北野間を準特急、高尾線内を各駅停車として運転していた列車を全区間通しで準特急として運転するよう変更したものである。
2015年9月25日のダイヤ改正で笹塚駅・千歳烏山駅が停車駅に追加された。さらに京王八王子駅発着列車が復活し、相模原線直通の列車が新設され、平日日中に京王八王子駅発着と橋本駅発着が20分間隔で、夜に京王八王子駅発着が20分間隔で、土休日に高尾山口駅発着と橋本駅発着が20分間隔で運転されるようになった。そのほか平日朝には京王線新宿発京王多摩センター行が設定された。また途中で種別が変わる列車が設定され、早朝に京王八王子駅始発で各停高幡不動駅行き、高幡不動駅より準特急京王線新宿駅行きが設定された。
2018年2月22日のダイヤ改正で、平日の朝夕ラッシュ時間帯にも一部の種別を準特急へ置き換えて運転本数を増加、これに2019年2月22日ダイヤ改正でも上り京王多摩センター駅発と橋本発各1本ずつの新宿行きを急行から準特急に格上げした。また、競馬開催日には府中競馬正門前駅発新宿行臨時準特急が3本運行されるようになった。
かつてはフルカラーLEDの行先表示器を搭載した7000系・8000系・9000系は、北野まで前面表示は『北野』と『高尾山口まで先行』を、側面表示器は『準特｜北野』→『北野から各停高尾山口行』→『高尾山口まで先に到着』といった形で切り替え表示していた。現在は準特急自体が北野駅 - 高尾山口駅間の各駅に停車するようになったため、このような案内は行われていない。
急行
京王線の路線図ではグリーン（■）、英語では「Express」と表記される。
日中は大半の列車が京王新線笹塚駅 - 都営新宿線内急行本八幡駅発着の折り返し列車となっている。
多くの列車は10両編成で運行されるが、一部の都営新宿線直通に都営地下鉄の車両による8両編成の運用があるほか、土休日の京王線新宿駅発着の一部列車や府中競馬正門前発の急行の一部も8両編成で運行される。2006年9月のダイヤ改定で都営新宿線直通列車の大部分が10両編成となったため10両編成での運転本数が増加した。それまでは京王線新宿駅発着の電車（一部のぞく）が10両、都営新宿線直通列車は8両での運転だった。
京王線系統の急行は平日朝夕を中心に運行されている。 2013年の改定前までは夜間は土休日の一部列車が京王八王子駅まで急行として運行される以外は京王線新宿駅 - 高幡不動駅間の運転となるが、終電をのぞいたほぼすべての列車が高幡不動駅から各駅停車京王八王子行として直通運転していた。また、土休日の早朝にも京王線新宿駅 - 高幡不動駅間は急行、高幡不動駅からは各停高尾山口行の列車が存在していた。2001年3月までは昼間でも京王線新宿駅 - 高尾山口駅間で夕方ラッシュ時をのぞき運行されていた。この系統は2001年3月のダイヤ改定で準特急に種別が変更された。反面京王八王子駅発着の急行は存在しなかった。現在は、平日のみ、京王八王子発京王線新宿行が6本、高尾山口発京王線新宿行が4本設定されている。
土休日には、都営新宿線本八幡発高尾山口行の急行が4本運転されている。そのうち1本目と2本目が都営車10両編成、3本目が都営車8両編成、4本目が京王車10両編成となっている。また、土休日の朝に京王線新宿発多摩動物公園行が1本運転される。なお下り列車の運転は前記の列車のみの運転となる。京王・高尾線系統上りは京王八王子始発の京王線新宿行、高尾山口始発の京王線新宿行の2系統である。さらに、東京競馬場での競馬開催日の夕方には府中競馬正門前発新線新宿行が運転される。毎年、元日の終夜運転で高尾山口行の急行が3本設定され、京王線新宿発は「迎光号」、都営新宿線発は「迎光かがやき号」と称する。かつては土休日に新宿 - 多摩動物公園間の急行列車（動物園急行）が多数設定されていたが、2001年3月のダイヤ改定以降に急激に減便され、土休日のみ午後に3本設定されていた多摩動物公園駅発新宿行の上り急行列車は2013年2月のダイヤ改定で廃止され、2017年現在では上記の通り下り1本のみの運行となっている。また、通勤急行の種別があった1992年まではつつじヶ丘駅を通過していた。
相模原線系統の急行は、2013年2月22日改定以前はほぼ終日にわたり運行されており、その多くは都営新宿線に直通していた。平日の朝夕は新宿線内は各駅停車となり、この場合は上りは急行の新線新宿行（新線新宿駅から各駅停車本八幡行）、下りは橋本または京王多摩センター行となり新宿線内は「各停」として案内されていた。日中は20分間隔で都営線内でも急行運転を行った。現在は平日ダイヤのみ京王線新宿駅 - 橋本駅間、都営新宿線 - 橋本駅間の2種類が設定されている。都営新宿線 - 橋本駅間の急行は、夕方と、上りのみだが朝にも設定されている。2018年2月22日改正より、相模原線橋本・京王多摩センターの始発から急行本八幡行きとして案内し、新線新宿から各駅停車への種別変更のみを行うように改められた。新宿発京王多摩センター行（京王車10両）、大島発急行京王多摩センター行（都営車8両）、京王多摩センター発新宿行（京王車10両）、夜に京王多摩センター発桜上水行、土休日朝に上り1本のみ桜上水発本八幡行が設定されている。京王線新宿発橋本行は、平日朝に1本、夜に4本の合計5本、橋本発京王線新宿行は、平日夜に6本が設定されている。
2013年2月22日改定、2015年2月27日変更のダイヤでは、平日に京王線新宿発高尾山口行が2本、新宿発京王八王子行が6本、京王線新宿発高幡不動行が1本設定されていた。土休日にも、京王線新宿発京王八王子行が6本、京王線新宿発多摩動物公園行が1本設定されていた。
2011年3月11日の東日本大震災および発電所停止に伴う電力事情悪化により半年近くに渡り新宿線内での急行運転が中止され、同年夏の節電ダイヤでは日中の急行は快速と入れ替わる形で京王線新宿駅 - 橋本駅間での運転となっていたが、9月23日からは新宿線内での急行運転が本格的に再開されたことに伴い日中の急行は再び本八幡駅 - 橋本駅間での運行となった。また、朝や夕方以降には京王線新宿駅 - 京王多摩センター駅・橋本駅間の急行も運行される。2012年8月19日のダイヤ改定で夕方の都営新宿線直通急行については、一部をのぞいて快速（相模原線内急行）へ種別が変更された。2013年2月22日の改定で、都営新宿線直通の日中の急行は京王線内は「区間急行」（停車駅は2013年2月21日までの通勤快速と同じ） に置き換わった。このため現行ダイヤでは平日・土休日ともに唯一昼間時の運転がない種別となっている。
平日朝・夕方以降に運転される橋本始発新線新宿行は、新線新宿まで前面表示器で『新線新宿』と『本八幡まで先行（2013年2月21日まで）』を、側面表示器で『急行｜新線新宿』→『新線新宿から各停本八幡行』→『本八幡まで先に到着（2013年2月21日まで）』・『都営新宿線直通（2013年2月22日から）』をそれぞれ交互に表示する。また、新線新宿から各停大島行となる列車も2012年8月19日のダイヤ改定で平日の朝に橋本始発1本が設定された。さらに、2013年2月21日までは平日夕方以降に運転される橋本始発の急行調布行（調布から快速本八幡行）の列車も数本存在していた。これらの列車はともに京王電鉄9000系（30番台）・都営地下鉄の車両による運転である。
このほか、2001年3月のダイヤ改定までは土休日のシーズンダイヤに新宿 - 多摩動物公園・高尾山口間の分割運用も設定されていた。
区間急行
京王線の路線図ではオリーブ（■）、英語では「Semi Express」と表記される。
2013年2月22日のダイヤ改定により新設された種別であり、当初はダイヤ改定前の「通勤快速」と同一の停車駅で、通勤時間帯以外にも運転されている。2013年改定から2015年9月25日改正までは、新宿駅 - 調布駅間は急行と停車駅が同じだったが、2015年改正以降は、京王線新宿駅 - 東府中駅間（相模原線直通列車は京王線新宿駅 - 調布駅間）は急行停車駅と仙川駅に停車し、その他は各駅に停車するようになった。なお、2015年9月25日改正ダイヤにおいては、下りの区間急行はすべて相模原線に直通し、府中方面への運行はないが、後述の調布行は各駅停車に種別変更の上高尾線高尾山口行となっていた。2018年2月22日改正より、調布駅で種別変更を行う下り列車が、始発駅から高尾山口行として案内されるようになった。
2015年9月25日改正の現行ダイヤでは相模原線を中心に運転されており、都営新宿線 - 橋本駅間、京王線新宿駅 - 橋本駅間の2系統が運転されている。前者は、平日の朝、日中と土休日の終日、後者は、早朝と深夜に設定されている。その他にも、京王線新宿発京王多摩センター行、橋本発桜上水行も設定されている。一方京王・高尾線系統では平日のみで京王八王子発新宿行2本、高幡不動発京王線新宿行1本が、全日で深夜に、高尾山口発桜上水行（京王車8両）が設定されている。その他に平日夕方に途中で種別が変わる列車が運転されており、その列車は都営線発調布行、調布より各停高尾山口行として案内されていたが、2018年2月22日改正より、都営線発高尾山口行、調布より各停高尾山口行と案内が変更された。1本目は都営車の8両編成で運行されるが、それ以外は、10-300形と9000系の10両編成で運行される。
急行と同じく、多くの列車が10両編成で運行されるが、一部の都営新宿線直通と土休日深夜の若葉台発桜上水行1本は都営地下鉄の車両による8両編成、平日早朝の京王線新宿発橋本行2本と深夜の高尾山口発桜上水行は京王電鉄の車両の8両編成で運行される。
快速
京王線の路線図ではブルー（■）、英語では「Rapid」と表記される。
東八王子（現在の京王八王子）行と停車駅が異なる京王多摩川行の急行（下高井戸駅とつつじヶ丘駅にも停車）が快速と改められたことで生まれた種別である。
2001年のダイヤ改定で各駅停車が減便され、この代替として八幡山駅・仙川駅の2駅が停車駅に加えられた。その後、2013年2月のダイヤ改定で停車駅に西調布駅、飛田給駅、武蔵野台駅、多磨霊園駅が追加され、調布駅以西は各駅に停車するようになった。
相模原線系統の快速は、平日の朝と夕方・夜間以外はほぼ終日運行されており、京王線系統の列車も平日の夕方を中心に運転されている。都営新宿線直通快速は60km近くの長距離を走るが全区間で通過するのは6駅である。それでも大半の列車はつつじヶ丘駅で各駅停車を追い越す（停車駅は後述）。上位種別に追い抜かれる快速もあり、2003年の改定までは通勤快速に抜かれる快速も設定されていた。このような場合、所要時間は各駅停車とほぼ同じである。2013年2月のダイヤ改定以前は日中は京王線新宿駅 - 橋本駅間では上位種別の列車に抜かれることなく先着していた（ただし調布駅で後発の準特急に追いつかれた）が、この改定で相模原線特急が復活したため昼間でも調布駅で相模原線特急に抜かれるダイヤとなった。2015年9月のダイヤ改正以後は八幡山で準特急の通過待ちをするダイヤとなった。
震災および各発電所の停止に伴う2011年夏の節電ダイヤで新宿線内の急行が運転休止になり、日中の急行が京王線新宿駅発着となる代わりに快速が本八幡駅発着となった。2011年9月23日以降は再び京王線新宿駅発着の運転に戻されていたが、2015年9月25日ダイヤ改正で再度本八幡駅発着となった。
2015年9月25日改正以前のダイヤでは、都営新宿線 - 橋本駅間の設定は少なく、多くが京王線新宿駅 - 橋本駅間の運転であった。その例外として、2012年8月19日改定で京王線新宿駅 - 京王八王子駅間の列車が、2013年2月22日改定で京王線新宿発高幡不動行（京王車8両）が1本が設定されていた。また、2013年2月22日改定から2015年2月27日変更までは新宿発高尾山口行（京王車8両）も2本が運転されていた。2013年2月以前は平日の夕方以降は本八幡駅 - 調布駅間での運転となり、調布駅 - 橋本駅間は同じ車両で急行に種別変更して運転していた。
2015年9月25日改正の以降のダイヤでは、多くが相模原線系統の都営新宿線 - 橋本駅間の列車として設定されている。2015年9月25日改正のダイヤでは、土休日のみ京王線新宿発橋本行も朝に3本、夜に7本の合計10本が、橋本発京王線新宿行も夜に11本が設定されている。また、本八幡発京王多摩センター行（都営車8両、平日も土休日も運転）、本八幡発若葉台行（都営車10両、平日のみ）や、橋本発つつじヶ丘行も設定されている。一方、京王・高尾線系統は平日の夕方を中心に本八幡発高尾山口行、高尾山口発つつじヶ丘行、高幡不動発桜上水行（都営車、1本のみ）が運転されている。また、高幡不動発都営新宿線直通本八幡行が2本、朝には京王線新宿発高尾山口行（京王車8両）が1本設定されている。ちなみに調布方面からのつつじヶ丘駅折り返しがある理由は2012年8月に調布駅の地下化で同駅での折り返しができなくなったためである。逆に2015年9月25日のダイヤ改正で、京王八王子駅発着の設定がなくなった。
都営新宿線直通本八幡方面の快速・区間急行は新宿線内各駅に停車するため、新線新宿駅に到着する時に「各駅停車」に種別を変更する。
かつては8両編成の運用が多かったが、都営新宿線直通は2006年9月改定で、京王線新宿発着は2010年3月改定でそれぞれ大部分が10両化された。現在では一部列車のみが8両編成で運行される。
各駅停車
京王線の路線図ではグレー（■）、英語では「Local」と表記される。
京王線新宿駅を発着する列車は初台駅・幡ヶ谷駅はホームがないため通過する。かつてホーム長の関係から2600・2700系3両編成の列車は八幡山駅を通過していた。
平日昼間と土休日は京王線新宿駅 - 京王八王子駅間の列車と京王線新宿駅 - 高尾山口駅間の列車が10分間隔で交互に（※一部時間帯、京王線新宿駅 - 高尾山口駅間の列車で高幡不動駅で乗り継ぐ設定がある）、平日夕ラッシュ時は京王線新宿駅 - 橋本駅間の列車が10分間隔で運転される。2006年9月のダイヤ改定までは平日の夕方以降も京王線新宿駅 - 京王八王子駅間の列車と京王線新宿駅 - 高尾山口駅間の列車を交互に運転していたが、京王八王子駅発着のすべての列車が準特急となり、各駅停車は京王線新宿駅 - 高尾山口駅間のみの運転となった。また、平日ダイヤの日中時間帯に高尾山口駅発着列車（高幡不動駅で新宿方面の特急に接続）に接続する北野駅 - 京王八王子駅間の列車も運行されていたが、2011年7月の節電ダイヤを機に京王八王子駅発着の特急が準特急へ種別が変更されたため廃止された。ラッシュ時や深夜には桜上水駅・八幡山駅・つつじヶ丘駅・調布駅・府中駅・高幡不動駅・北野駅発着や相模原線直通の若葉台駅・京王多摩センター駅・橋本駅発着の列車も運転される。また途中で種別が変わる列車も設定されている。早朝には京王八王子発高幡不動行から高幡不動発特急・準特急京王線新宿行となる列車や、都営線発区間急行調布行から調布発高尾山口行となる列車が設定されていた。これらの列車は、2018年2月22日改正より、始発駅から実際の行き先を案内する方式に改められた。
都営新宿線との直通列車は大半が笹塚駅発着であるが、平日夕方と深夜にはつつじヶ丘駅発着の列車が、朝と深夜には桜上水駅発着の列車もある。また、朝には本八幡駅 - 橋本・京王八王子駅間を各駅停車で運行する列車があるほか、高尾山口発の瑞江行・本八幡行が3本、高幡不動発の桜上水行最終電車（都営地下鉄の車両で運転）が1本ある。2015年9月25日改正から2018年2月22日の改正までは、平日夕方に八幡山駅発着の列車も設定されていたが、笹塚駅発着に短縮された。2018年の改正より、本八幡駅 - 京王八王子駅間の列車が平日朝に1往復設定された。京王八王子行きは都営車の運用である。
基本的に8両または10両編成、都営新宿線直通は都営地下鉄の車両の8両（一部は10両）編成で運行される。かつて、高幡不動以西のみ運転するいわゆる"区間各停"は6両または4両編成にて運転されていたり、2005年3月改定までは土休日に6000系7両があった。この"区間各停"は2015年9月25日のダイヤ改正より、6両編成で復活する。
京王線の各駅停車は多くが京王線新宿駅 - 高尾山口駅・京王八王子駅・橋本駅間と全線を通す形で運転されるが、実際にはその途中で何度も特急・準特急・急行・区間急行・快速といった急行系列車の接続および通過待ちを行い、単一駅で数分間停車し複数列車の待避を行うことも少なくないため、走行距離と比べて長い所要時間を要する。これは旅客が各駅停車と急行系列車を乗り継ぐことを前提にダイヤが組まれており急行系列車の速達性を重視していることによる。しかし、高幡不動駅での緩急接続がほぼ廃止され、府中駅 - 北野駅間は基本的に優等列車に抜かれないダイヤとなった。
特別直行
四谷新宿から御陵前まで月に一度運転されていた。雨天時は運休であり料金は往復のみの発売で通常の半額であった。
ハイキング特急
休日のみの運転で途中停車駅は明大前駅・調布駅・東府中駅・府中駅・分倍河原駅・聖蹟桜ヶ丘駅・高幡不動駅・平山城址公園駅・北野駅で急行より5分速かった。多摩動物公園への輸送のため高幡不動行も運転されたことがある。後に下高井戸駅が停車駅に追加されたが、特急の定期運転開始により消滅した。
通勤急行
平日朝の上り列車のみ運転していた。京王新線の開通により通勤急行が通勤快速とともに笹塚駅に停車するようになってからは急行と通勤急行の違いは、つつじヶ丘駅に停車するか否かだけであった。1992年に急行のつつじヶ丘駅停車により統合され、消滅した。ダイヤ改定よりも営業開始の時期が若干早かったことから8000系もほんの3週間程度通勤急行の運用に就いていたことがある。
特急（相模原線系統・通称「橋本特急」、1992 - 2001）
1992年5月28日から2001年3月27日までの間にも相模原線系統の特急が運転されていた。新宿駅 - 橋本駅間を速達で結ぶため、途中停車駅は明大前駅、調布駅、京王多摩センター駅と少なく、調布駅での各停への接続廃止後は相模原線の大半の駅では利用できなくなった。新宿駅 - 調布駅間で急行（平日の夕方は通勤快速）の後追いとなり、この区間の途中停車駅は明大前駅だけにも関わらず実質的に急行と同等の所要時間を要することもあって、2001年3月のダイヤ改定で停車駅を見直して急行に種別を変更し、調布で京王・高尾線系統の特急か準特急と接続する形に修正し廃止した。その後、2013年2月のダイヤ改定で復活したが、停車駅は見直され、新宿駅 - 調布駅間は従来の特急と同じく明大前駅のみ停車し、調布駅から先の相模原線内は急行と同じになっている。
登場時は主に京王・高尾線系統の急行系列車を8000系として区別するため6000系を中心とした運用だった。1995年に8000系の8両編成が登場した後にはそれを中心としていたが、時には7000系も運用に就き、末期には登場したばかりの9000系も運用に就いていた。
通勤快速
英語では「Commuter Rapid」。駅構内の行先表示装置や京王線の路線図、フルカラーLEDを搭載した京王車の種別表示では、青地に白で「通勤快速」と表示（車両側面は「通快」と省略表示）。3色LEDを搭載した都営車では、黒地に緑で「通勤快速」と表示するが、3色LED（種別行先一体表示）を搭載した都営車（10-300形、および10-300R形）、3色LED（前面表示は種別行先別表示、側面表示は種別行先一体表示）を搭載した都営車（10-000形）の側面では、「通快」と省略表示されていた。方向幕は、2013年2月のダイヤ改定直前までは京王車（7000系）と都営車（10-000形の一部）では白地に青で「通勤快速」、都営車（10-000形）では紺地に赤で「通勤快速」と表示されていたが、改定直前に方向幕が交換され、京王車はフルカラーLED車と同じく青地に白で「通勤快速」、都営車では白地に青の「通勤快速」の表示も見られた。
平日の朝ラッシュ時に京王線系統と都営新宿線 - 相模原線系統で、平日深夜には新宿駅→橋本駅間で3本、新宿駅→京王八王子駅間で1本運転されていた。新宿駅 - 東府中駅間は急行と同じ停車駅であり、その他は各駅に停車していた。京王新線開通までは笹塚駅を通過していたほか、1992年のダイヤ改定までは高尾線内にも通過駅が存在していた。途中駅で特急や準特急に抜かれる列車もあった（主に朝下り）。
平日の朝ラッシュ時と深夜帯での運転のため、ほとんどが10両編成での運転だが、朝の都営新宿線直通の一部列車は都営車8両で運転されていた。かつては夕方ラッシュ時にも京王線新宿駅 - 高尾山口駅間で運行されていたが、2001年3月のダイヤ改定で京王八王子発着の準特急に種別が変更されている。
2013年2月のダイヤ改定で種別名称を「区間急行」へ変更した上で、通勤時間帯以外にも運行されるようになった。
車両
2004年以降、事業用車も含め6000系以降の20m4扉車のみが在籍する。7000系以降および乗り入れの都営地下鉄車両はステンレスカーである。なお、6000系の段階ですでにホーム (1100mm) と車両床面 (1130mm) の高低差がほとんどない設計がなされている。