東京メトロ日比谷線三ノ輪駅から日光街道（国道4号）を北へ、明治通りとの大関横丁交叉点、JR常磐線を越えて3分程度歩くと、左手に旧王子電気軌道本社ビル跡である梅沢写真館ビルに到達する。同ビル1階の通路をくぐると商店街の中に、当線の起点となる「三ノ輪橋停留場（荒川線）」がある。当初は現梅沢写真館ビル付近の日光街道上に同道路線用のもう一つの「三ノ輪橋停留場（日光街道）」が設置されていたが、路線廃止にともなって同停留場も撤去され、その後は現行の「三ノ輪橋停留場（荒川線）」のみが存続し、2007年5月にホーロー看板などを掲げたレトロ調な駅舎に改装されている。始点である「三ノ輪橋」停留場を発車すると軌道は西行し、荒川区立第一中学校・瑞光小学校・第六瑞光小学校が密在する次停留場の「荒川一中前」に達する。「荒川一中前」を発車すると、ゆるやかな左カーブを描いて明治通り方面に寄り「荒川区役所前」に到着する。「荒川区役所前」を発車すると、やがてゆるやかに右カーブを切って進行し、右手に東京都下水道局・三河島水再生センター（下水処理場）を臨んで北行する。この大施設は、日本初の大規模下水処理場であり、処理場上に造られた人工地盤に荒川自然公園が設置されており、この西側に沿って「荒川二丁目」・「荒川七丁目」の2停留場を過ぎると、線路はゆるやかに左カーブを描いて町屋方面へ向かい、京成本線ならびに東京メトロ千代田線が交差する「町屋駅前」停留場に到着する。1990年代に行われた同駅圏の再開発以前には、ホームと一体化した木造の大衆食堂やパチンコ店、売店、写真店などがあったが、再開発に伴い大きく様変わりした。「町屋駅前」を発車すると、そのまま西北方面に「町屋二丁目」・「東尾久三丁目」と、ゆるやかな右カーブを繰り返しながら川の手沿いの下町の住宅や町工場が密集する地区を運行し、日暮里・舎人ライナーならびにそれに併走する幹線道路である都道58号線尾久橋通り（放射11号線）と立体交叉する「熊野前」停留場に左カーブを描きながら到着する。当停留場は荒川年金事務所の至近駅で、日暮里・舎人ライナー熊野前駅との乗換駅となっている。「熊野前」を発車するとさらに西行し、北側に尾久消防署を見て、尾久八幡宮の門前にある「宮ノ前」停留場に停車する。「宮ノ前」を発車すると、すぐ右手に城北信用金庫尾久中央支店ビル（旧日興信用金庫尾久支店）および尾久警察署を見て進み、都道458号線との平面交叉点にある「小台」停留場に到着する。「熊野前」から「小台」までは路面活用して走行する区間であるが、現行においては軌道敷の両脇を縁石で固めたセンターリザーベーション方式を採用しており、軌道と自動車用道路の完全分離がなされている。「小台」を発車すると、路線北側に所在するあらかわ遊園（2018年12月より長期休園中）の南口入口にあたる「荒川遊園地前」を経て、当線の車両管理の中枢である荒川電車営業所至近の停留場である「荒川車庫前」に至る。「荒川車庫前」を発車すると、車両は同車庫への引込線へのスイッチを越えて西行直進し、再度明治通りとの平面交叉点「梶原」停留場に至り、さらに西行して大手出版・印刷会社である東京書籍の至近駅である「栄町」停留所に達する。「栄町」を発車するとゆるやかに右へカーブをとってJR線に並行し、JR京浜東北線・地下鉄南北線との乗換駅である「王子駅前」に到着する。当駅においては時間帯の別を問わず多数の乗降客が見られ、かなりの乗客が入れ替わる。直前に運行した各駅における乗降客が少なく当停留場に標準運行時間よりも早着した場合には、当停留場において乗務員が標準発車時刻までの時間調整を行うケースが見られる。「王子駅前」を発車して直後に明治通りと交差するとすぐに同道との併用軌道に入り、左折してJRの高架線の下部をくぐり、明治通り沿いに左に回り込むように南行、左手に都内有数の桜の名所である飛鳥山公園を臨みながら66パーミル（1000分の66）の急勾配を約200m走行して明治通りとの併用軌道を離れ、右にカーブを切って専用軌道に進入し「飛鳥山」停留場に到着する。同停留場は、毎春の花見シーズンは特に混雑が激しい。この先は、明治通りの東側に平行して南下し、桜ヶ丘高校・滝野川第三小学校至近駅の「滝野川一丁目」、老人ホーム飛鳥晴山苑、武蔵野高校・中学校入口となる「西ヶ原四丁目」を走行する。かつて、東京外国語大学が2000年に府中市に移転するまでは「西ヶ原四丁目」が同学関係者に至近駅として利用されていた。「西ヶ原四丁目」を発車するとさらに南行し、白山通りとの平面交叉点に所在し、大正大学、淑徳巣鴨高等学校、豊島区立巣鴨北中学校各校の至近駅である「新庚申塚」停留場に到着する。当停留場は都営地下鉄三田線西巣鴨駅との乗換駅とされている。早着した場合には、当停留場において乗務員が標準発車時間までの時間調整を行うケースが見られる。「新庚申塚」を発車すると、軌道距離わずか100m余、実走運行時間1分足らずで「庚申塚」停留場に到着する。同駅は、萬頂山高岩寺（通称：とげぬき地蔵）に至る参道兼門前町であり「おばあちゃんの原宿」との異名を取る、通称「地蔵通り」の北口入口に位置しており、地蔵通り北口には庚申信仰の拠りどころの一つである猿田彦大神を祭る神社が所在するため、「庚申塚」が停留場名に採用された。地蔵通りの白山通り側の南口入口にある三田線巣鴨駅とともに、特に高岩寺縁日である「4」のつく日には、同寺参詣者ないし地蔵通り商店街訪問者による乗降が非常に多く混雑する。「庚申塚」を発車すると、ゆるやかな右カーブを描いて南下したあと左急カーブを切って、東京都立文京高等学校、空蝉坂下、よしや付近に所在する「巣鴨新田」停留場に到着する。「巣鴨新田」を発車すると、下り勾配からJR大塚駅北口広場に進入し、JR線高架の真下に設置された「大塚駅前」停留場に到着する。同駅での乗降客数は「王子駅前」と並んで非常に多く、早着した場合には、当停留場において乗務員が標準発車時刻までの時間調整を行うケースが見られる。「大塚駅前」を発車すると、同駅南口ロータリーに進入し向かい急右折・急左折を行って、再度専用軌道に入り南方上り坂を進み、右手先にサンシャインビルへの東池袋入口交叉点方向を臨んで、春日通りとの平面交叉点に所在する「向原」停留場に到着する。「大塚駅前」から「向原」に至る軌道の勾配は非常に急であるため、早朝・夕刻薄暮時間帯や夜間においては、視認性確保を目的として乗務員がしばしば起立して運転を行うほか、適宜一時停止による安全確認を行う。当停留場は、次停留場の「東池袋四丁目」とともに、サンシャインシティへの最寄駅となっている。「向原」を発車すると、軌道はゆるやかに右カーブし、西南に方向転換して東京メトロ有楽町線・首都高速5号池袋線と交差する「東池袋四丁目」停留場に到着する。「向原」から「東池袋四丁目」までの区間は、サンシャインビルの東側を通過する区間でもあり、同ビルと都電の組合せ風景が、写真やテレビ番組撮影の定番としてしばしば取り上げられる。「東池袋四丁目」は、有楽町線東池袋駅との乗換駅となっている。「東池袋四丁目」を発車すると、「都電雑司ヶ谷」に到着、さらに左手の雑司が谷霊園を巻き込むようにゆるやかに左カーブを描き、南方に進路をとって「鬼子母神前」停留場に到着する。「鬼子母神前」は東京メトロ副都心線雑司が谷駅との乗換駅でもある。なお、「都電雑司ヶ谷」・「鬼子母神前」間付近は旧来、武蔵野の面影を残す閑静な住宅地であったが、雑司ヶ谷霊園西脇の南池袋、雑司が谷、鬼子母神、学習院下地域にかけて建設された副都心線の工事に際して、近隣の民家が立ち退くなど景観が大きく変化している。「鬼子母神前」を発車し、わずかな距離で再び明治通りに合流・併走し、学習院大学への乗降駅である「学習院下」停留場に到着する。「学習院下」を発車すると、神田川に向かってさらに降坂し、神田川にかかる高戸橋の直南、明治通りと新目白通りとの交叉点において新目白通り中央部分のセンターリザーベーション軌道に移って東方へ左折し、神田川面影橋至近の「面影橋」停留場に至る。「面影橋」を発車し、その先500mほど進行すると終着「早稲田」停留場に到着する。東京メトロ東西線の早稲田駅は直線距離で南方に約600m程度、実歩行距離で700mほど離れており乗換案内はなされない。当停留場近隣には早稲田大学、穴八幡神社などがあるほか、当線の軌道終点約240m先右手には都営バス早稲田営業所が所在し、新宿・上野方面への都営バス路線の発着拠点となっており、都電の定期券発売も行っている。この都営バス早稲田営業所は、かつての都電早稲田車庫跡地が改装されたものであり、都電全盛期には現在の荒川線「早稲田」停留場との間にも軌道が直結されていた。