クリスマスやゴールデンウィークなどにおいて、臨時列車として埼玉高速鉄道線浦和美園駅（東京メトロ南北線経由）・都営三田線高島平駅・東京メトロ日比谷線北千住駅から東急線を経由して元町・中華街駅まで「みなとみらい号」が運行されていた。みなとみらい線内では運転開始当初は急行として運転していたが、2007年（平成19年）4月運転分より各駅に停車するようになった。2004年（平成16年）の設定当初は「横浜みらい号」の名称で、東急1000系を使用し、北千住駅 - 元町・中華街駅間を1往復運転した。この際、日比谷線内は急行運転・東横線内は通勤特急と同じ停車駅で運転した。2回目以降の運転時から現在の名称である「みなとみらい号」に変更し、全区間急行として運転された。その後、2004年（平成16年）の年末からは埼玉高速鉄道線（南北線経由）および都営三田線から東急目黒線・東横線を経由したみなとみらい号も運行されるようになった。2006年（平成18年）秋から目黒線内でも急行が設定されたため、同線内も急行運転を行うようになった。
2013年（平成25年）3月16日に乗り入れ先である東急東横線が東京メトロ副都心線との相互直通運転を開始し、本路線も東横線を経由して副都心線と相互直通運転を実施している。既に、副都心線は2008年6月14日の開業時から東武東上線、西武有楽町線・西武池袋線・西武狭山線（臨時列車のみ）と相互直通運転を行っており、東横線と副都心線の相互直通運転や2017年3月25日からは西武秩父線との直通運転も開始された。これにより、副都心線・東横線を介して本路線までが一本で結ばれ、本路線を含めた鉄道5事業者（横浜高速・東急・東京メトロ・東武・西武）による相互直通運転が行われるようになった。これに合わせ、東横線および本路線の速達列車（特急・通勤特急・急行）は急行の一部列車をのぞいて8両編成から10両編成に増強し、本路線の速達列車停車駅においても東横線と同様に10両編成の列車が停車できるようにホーム延長工事が実施された（速達列車が停車しない新高島駅についても非常時に備えて延伸工事を施工しているが、通常時は柵で封鎖される）。なお、このホーム延伸を考慮した形でトンネルは建設されている。一方、各駅停車については副都心線直通運転開始後も全列車が8両編成での運転となる。東京メトロ側では副都心線開業までに東京メトロ7000系の一部編成を10両編成から8両編成にした上で、主に副都心線や乗り入れ先の東上線や西武線内の各駅停車（西武線では急行系列車としても使用）として使用されている。これは、東急東横線・みなとみらい線内においても各駅停車として運用することに備えたものである。
元町・中華街行きの始発列車が横浜発である以外は全列車が東急東横線と相互直通運転を実施しており、本路線と東横線は列車運行面では事実上一つの路線として運行されている。また、運転業務は東急電鉄（東急）に委託しており、横浜駅で乗務員交代は行わず東急の乗務員が本路線内も引き続き乗務する。また、駅業務に関しても東急の子会社である東急レールウェイサービスが担当していたが、2012年4月より東急との共同使用駅であり、東急が管轄している横浜駅を除き、自社社員による業務に切り替えている。混雑対策として、本路線沿線で花火大会などのイベント開催により一時的な多客時輸送を行う場合、混雑のピークが予想される時間帯に限り本路線内では全列車各駅停車とする臨時ダイヤを組む。その場合は事前に駅構内ポスターや電光掲示板、東急および横浜高速の公式ウェブサイト上で告知されるほか、臨時列車も運転されることもある。
尾張藩明倫堂督学細野要斎は息子一得が桜井東涯から借りてきた板本を読み、『感興漫筆』に「首に漢土興亡の跡をのべ各其弊あるをいひ、和漢土地の異あるによりて、漢には君を弑するの事あり。伏羲以来、異姓を以て天位を承く。湯・武は其太しきもの也。『中庸』に仲尼祖述し、襲水土といへるは、最も眼を著くべき所也。孔子は簒弑の非なるを知り給へども、風土のなす所如何ともすべからず。『春秋』を編述し給ひて名分を正し、泰伯・文王を至徳と給ひ、武を「善尽さず」との給ふ。孔子をして皇国に生れしめば、其美を承よろこび、決して放伐を是とし給はじといふの意をのぶ。是に漢土歴代興亡の跡をいふ。簡にして可看。此書、我先輩をして見せしめば、敢て頷せんや否や未だ知る事能はず。」と評価する。安政2年（1855年）維貞は『国基』を関白鷹司政通に献上し、孝明天皇に天覧されたことが東坊城聡長により伝えられた。7月学習院、10月明倫堂にも『国基』を献納し、細野要斎『敬事録』22日条に納入の記事が載るが、現在両本の所在は不明である。天覧を祝して豊岡随資・梁川星巌・大綱宗彦・半井梧庵・座田太氏・植松茂岳・大国隆正・渡忠秋・福羽美静等76名の歌人・詩人・国学者から詩歌を寄せられ、大倉好斎の編集により、清原宣明題辞、豊岡随資序、弘正方・梅辻希烈跋が付され、安政4年（1857年）閏5月北野学堂から『国基題詠集』が刊行された。安政3年（1856年）か翌年10月16日維貞が吉田神社鈴鹿連胤に宛てた書簡には、「『国基』諸侯方よりも御所望之れ有り、且つは江戸表よりも追々申し来たり、数部配分遣し申し候」とある。安政4年（1857年）10月吉田松陰は門人岸御園に『国基』を贈られ、24日御園宛書簡に「『国基』は僕未だ全書を見ず。然れども抄贈せられし所の数条、以て其の大意を窺ふに亦已に足れり。」と記す。