千代田線（北綾瀬 - 代々木上原間）と、乗り入れ先のJR常磐緩行線、小田急小田原線で運用される。小田急江ノ島線には乗り入れない。また、小田急多摩線への直通が2018年のダイヤ改正で廃止された。営業運転開始当初、小田急線との直通種別は多摩線唐木田駅発着の急行と多摩急行のみで、小田原線本厚木駅発着の準急は2003年（平成15年）3月29日改正からすべて小田急の車両に限定されていたため、通常ダイヤでは新百合ヶ丘以西の小田原線での東京メトロの車両による運用はなかったが、営業運転開始前の深夜試運転では本厚木駅まで、2011年12月10日には第05編成（第45編成）が試運転で海老名駅までそれぞれ入線した。ダイヤ乱れが生じた場合に備え、6000系・06系にはなかった「新宿」などの行先表示が用意されている。その後、2016年（平成28年）3月26日改正で、通常ダイヤでも準急の運用が開始され本厚木駅まで運用されるようになった。2018年（平成30年）3月17日にダイヤ改正で多摩線への直通が廃止され、小田原線の乗り入れ区間は伊勢原駅までとして、急行・通勤準急・準急・各駅停車に使用されている。また、平日1本のみ登戸発各駅停車本厚木行きの小田急線内完結の列車も担当する。
乗務員室は非常時貫通構造のため、正面パネル部は狭く、また右斜めにも機器を設置する構造である。運転台には、千代田線用の自社車両では初めての採用となる左手操作式ワンハンドルマスコンと、速度計・圧力計等の計器類を液晶モニタに集約したグラスコックピット構造を採用した。なお、1次車は中央貫通構造、2次車は左右非対称貫通構造だが、一部機器の配置が変更されている。この液晶画面は正面パネルに2画面が設置され、通常は左側を計器表示用、右側を車両制御情報管理装置 (TIS) 用として使用するが、故障時には相互でバックアップできる機能を設けている。右側部には運転士放送操作器と列車無線ハンドセット（東京メトロ/小田急用とJR線デジタル無線用）とJR線用デジタル無線簡易モニター表示器を設置する。乗務員室と客室の仕切りには窓が3か所あり、客室側から見て左から順に大窓、乗務員室扉、細長い窓であり、全て透明ガラスである。遮光幕は大窓、乗務員室扉窓に設置してある。
車内の各ドア上部には17インチ液晶ディスプレイ (LCD・TVIS) を用いた車内案内表示器を設置した。LCD画面は2台が設置され、左側をTokyo Metro ビジョンの広告動画用として、右側を行先案内・乗り換え案内等の旅客案内用として使用する。ドア点検蓋を兼ねるこの部分もアルミ押出材であるが、冷たい感じを与えないよう周囲の内張りに合わせて白色に塗装されている。表示器の映像処理技術には三菱電機が新規に開発したグラフィックスIP (Intellectual Property) コアSesamicro（セサミクロ）を採用することで、高品質なアニメーション画像を実現させた。放送装置には自動放送装置を搭載しているほか、車外案内用に車外スピーカーを設置している。車外の前面・側面に設置する行先表示器には15000系に引き続き種別表示をフルカラーLED、行先表示と運行番号表示には白色LEDを採用し、視認性の向上を図っている。従来車とは異なり、「各駅停車」も種別を表示する。当初はJR常磐緩行線内と千代田線内B線の綾瀬以遠への常磐緩行線直通列車では白地の「各駅停車」を表示するのみ（車内のLCDではエメラルドグリーン）で、A線の線内止まりとB線の綾瀬行きは種別無表示であったが、2018年3月17日のダイヤ改正までに線内でも青地の「各駅停車」を表示するようになった（小田急線直通の各駅停車も含む。小田急の各駅停車用に「各停」の種別もあったが、同改正までに一新した）。白地の表示はJR常磐緩行線内でのみの使用となった。
2013年9月11日のカタルーニャ国民の日には、カタルーニャ国民会議がカタルーニャ独立への道（カタルーニャの道）と呼ばれる大規模デモを主催し、カタルーニャ独立の支持者が480kmにわたって手をつないだ。スペイン内務省カタルーニャ局は参加者を160万人と推定している。この抗議運動は14の非政府組織に支持された。フランス領カタルーニャ（ピレネー＝オリアンタル県）のル・ペルテュにある古代の道路から、カタルーニャ州最南端部にあるタラゴナケンムンシアーまで鎖がつながれた。ANCのカルマ・フルカデイ代表によると、この鎖は「国家主権の達成のためのカタルーニャ人の団結の象徴」である。欧米のメディアはこの平和的かつ祝祭的な雰囲気のデモを盛んに報じたが、日本ではほとんど取り上げられなかった。このデモは1989年にバルト諸国が行った「バルトの道」（人間の鎖）に発想を得ており、2013年6月19日にカタルーニャ歴史博物館で初めて計画が発表されている。インターネット上で参加登録を募り、デモ開催の3週間前には既に35万人が参加登録を行っていた。約1,500台のバスが使用され、30,000人のボランティアがイベントの開催に関わった。2014年はカタルーニャが1714年に自治権を失ってから300年目の節目の年である。2014年9月11日にはカタルーニャ国民会議とオムニウム・クルトゥラルがカタルーニャの道2014を開催し、2か月後に開催予定の住民投票で独立を支持する住民が参加した。「今こそその時だ」(カタルーニャ語: Ara és l'hora)をスローガンとし、「V」字に交差するバルセロナ中心部のディアゴナル通りとグラン・ビアに、「勝利」(victòria)や「投票」(votar)や「意思」(voluntat)などを意味するサニェーラ色の「V」の人文字が形作られた。1年前の大規模デモとは異なり、2014年のデモは日本でも大きく報じられた。