ボローニャの周辺地域では、紀元前9世紀ごろには定住民が暮らすようになった。かれらの文化はヴィッラノーヴァ文化と呼ばれ、紀元前6世紀ころまで続く。なお、この「ヴィッラノーヴァ文化」という名称は、19世紀にボローニャ近郊のヴィッラノーヴァ（カステナーゾ市）で発掘調査が行われたことに由来する。紀元前7世紀から紀元前6世紀にかけて、この地域にはエトルリアの影響が及び、住民もウンブリ人 (Umbri) からエトルリア人に移り変わった。エトルリア人の時代、町はフェルシナ（Felsina）の名で呼ばれた。紀元前4世紀、ボローニャとその周辺地域は、ポー川以北からやってきたケルト人（ガリア人）の一部族・ボイイ族によって征服された。短い抗争の期間を経て、ボイイ族はこの地に定着してエトルリア人と混合した。近代の歴史学者はかれらの文化をガリア＝エトルリア文化と呼んでいる。アペニン山麓のモンテ・ビベーレ (it:Monte Bibele) （モンテレンツィオ町）はその代表的な遺跡である。ボイイ族による支配は、紀元前196年にローマ人によって破られるまで続いた。ボイイ族をはじとするガリア人はテラモンの戦い（紀元前225年）でローマ人に大敗を喫し、やむをえずローマ人の影響を受け入れることになった。しかし、ポエニ戦争に際してガリア人はローマに反旗を翻し、アルプスを越えたハンニバルを支援して歩兵を提供した。カルタゴ人の敗北は、ガリア人の自由の終わりでもあった。ローマ人はガリア人の多くの町や村を破壊した（モンテ・ビベーレもこの時に破壊された）。破壊にした町に代わってローマ人によって紀元前189年頃に植民市であるボノニア（Bononia）の都市を建設した。この植民市への移住者の中には、執政官（コンスル）のルキウス・ウァレリウス・フラックスに率いられたラテン人の3000世帯が含まれていた。ガリア人はローマ人の中に吸収されたが、かれらが使っていたケルト語の影響はボローニャ方言の中に残っている。紀元前187年にはアエミリア街道が建設されるとボノニアは交通の要衝となり、フラミニア・ミノール街道 (it:Via Flaminia militare) によってアレッツォと、アエミリア・アルティナーテ街道によってアクイレイアと結ばれた。紀元前88年、市はムニキピウム（municipium）となった。市は6つのカルディ（cardi）と8つのデクマニ（decumani、交差する道路）で構成された直線的な街路設計が行われ、これらは今も見分けられる。ローマ帝国時代の都市の人口は、1万2000人ないし3万人であった。最盛期にはイタリア第2の都市にして帝国内でも最重要の都市の一つであり、多種多様な神殿、公共浴場、劇場、アリーナがあった。地理学者ポンポニウス・メラは、ボロニアをイタリア内の裕福な（opulentissimae）5都市に含めた。クラウディウス帝時代に市は火事で損傷したが、ネロが紀元1世紀に再建した。ローマ帝国の衰亡後、この地はオドアケル、東ゴート王国のテオドリック、東ローマ帝国の支配下に置かれた。ランゴバルド王国の版図に収まった。ランゴバルド人はこの都市を軍事拠点として用いた。774年、フランク王国のカール大帝によってこの都市は占領され、ローマ教皇に寄進された。
前述のとおり、京成本線・成田空港線（成田スカイアクセス）・芝山鉄道線・北総鉄道北総線・都営浅草線・京急線と直通運転を行っており、行き先・列車種別・運行系統は多岐にわたる。普通をのぞく快速以上の列車種別の押上線内停車駅はいずれも押上駅と青砥駅の2駅のみで、線内の途中駅はすべて通過する。一方で浅草線内では同線内「エアポート快特」となる列車以外は各駅に停車する。このため、押上線内普通以外の種別は（押上駅で種別変更する列車など一部を除く）、京急線・北総線・京成本線京成高砂駅以東・成田スカイアクセスでの種別に合わせた案内をしている。ただし、京成では「快速特急」と呼称するが、京急では「快特」と呼称されるほか、京成では「エアポート快特」の呼称は用いない。他方では京成における「急行」の呼称は廃止された。そのため、たとえば浅草線内「エアポート快特」で運転される青砥駅・京成高砂駅発着列車は当線内は「快速特急」として案内される。また、浅草線内「急行」・京急線内「エアポート急行」で運転される青砥駅発着列車は当線内は「快速」として案内される。押上駅 - 青砥駅間のみを運行する列車は上り2本・下り5本（土休日は上り2本のみ）の普通列車のみで、それ以外の列車は他の路線に乗り入れている。押上線内では速達列車・普通での運用であっても、都営浅草線・京急線では列車種別が異なる運用が多く、上り方面（押上線から都心・京急線方面）においては押上駅で、下り方面（京急線から押上線方面）においては京急線の品川駅あるいは押上駅で、それぞれ列車種別の変更をしている。ただし都営浅草線内は、エアポート快特以外、すべての列車種別が各駅停車である。日中の運転本数は1時間あたり各駅に停車する普通（全列車京急線直通、京急線内快特）と、快速・アクセス特急・快速特急などの優等列車がそれぞれ6本ずつ設定されており、40分周期での運転パターンを構成している。朝ラッシュ時は最ピーク1時間に23本の設定があり、京成本線 - 押上線 - 都営浅草線の速達列車が多く設定されるが、都営浅草線は前述の通り、エアポート快特以外は各駅停車で、ラッシュ時は待避設備のある駅がないため、エアポート快特は上りの1本のみとなっている。線内で通過列車の待避が可能な駅である2面3線の八広駅は、待避線を上下線で共有使用しているために上下列車が同時に列車通過待ちをすることができない。朝ラッシュ時は上り方面に5分に1本程度、速達列車が設定されており、八広駅で通過待ちを行う普通列車が多く、待避設備を上りに占有されているため、この時間帯の下りの速達列車は約15 - 45分間隔で運転されるアクセス特急のみである。なお、朝の京成高砂行き普通列車の中には京成高砂駅で京成佐倉・京成成田方面への快速となる列車がある。逆に夜は下り方面に速達列車が設定されるが、1時間あたり最大6本と朝のラッシュ時よりは少なく、八広駅で待避を行う普通列車も少ない。しかしこの時間帯の上りの速達列車は、やはり30分に1本程度である。夜には京成成田方面からの京成高砂行き快速が、京成高砂駅で押上線普通になる列車がある。車両編成は2014年11月8日以降、すべての列車が8両で運行されており、平日の朝に1往復（京成高砂駅 - 西馬込駅間）残っていた6両編成の列車も、2014年11月8日のダイヤ改正で8両編成に変更となった。2010年7月2日までは深夜と早朝に各1本押上駅発着の4両編成の金町線直通列車があった。1985年10月のダイヤ改正までは、4両の都営線直通も設定されていた。