大井町線では戦前の一時期に急行列車が運転されていた 。これは大井町 - 二子玉川間で運行される列車のうち、朝間の上りと夕方の下りに大井町 - 荏原町間を通過運転するものであった。古い事柄のため運転開始時期は不明であるが、1936年（昭和11年）4月1日のダイヤ改正で廃止されている。この急行には、車両の前面向かって右側（東横線系統は前面向かって左側 ）に急行板が掲出されていたが、「急行」表記のほかに「通過駅 中延 蛇窪 戸越」と表記されていた。なお、この表示の「戸越」・「蛇窪」はそれぞれ、現在の下神明駅・戸越公園駅のことである。
2018年12月14日から有料座席指定サービス「Q SEAT（キューシート）」を開始した。6020系（7両編成）のうち3号車をロングシートからクロスシートへ転換可能な車両に置き換え、平日の大井町駅発が19時台から23時台の間の田園都市線直通の急行長津田行のうち6020系で運転される計5本を、大井町駅 - たまプラーザ駅間で座席指定サービス車両として運用する。座席数は45席。座席指定料金は一律400円で、大井町駅 - 自由が丘駅間は乗降可能、二子玉川駅 - 鷺沼駅間は降車専用、たまプラーザ駅から終点長津田駅まではフリー乗降駅となる。列車指定券は大井町駅、旗の台駅、大岡山駅、自由が丘駅の各駅の駅窓口で販売されるほか、販売専用webサイト「Qシートチケットレスサービス」でも購入できる。列車指定券は乗車当日の朝5時から発売され、チケットレス購入も可能である。サービス開始初日は、発売開始から3時間以内に全ての指定券が売り切れた。2019年5月には、6000系の一部にもQ SEATが導入されている。
2019年3月16日現在、急行と各駅停車が運転されている。大部分は大井町駅 - 溝の口駅間の折り返し運行となっているが、一部に田園都市線直通列車があり、鷺沼駅・長津田駅・中央林間駅発着で運転される。
二子玉川からは、田園都市線の複々線のうちの内側2線を走行し、溝の口に至る。内側線には途中の二子新地駅・高津駅にホームがなく、一部の各駅停車および田園都市線鷺沼方面への直通列車は、二子玉川 - 溝の口間では田園都市線の線路である外側線を走行する。詳細は各駅停車の節を参照。
自由が丘からしばらく直線に進み、右にカーブすると九品仏である。駅北側の浄真寺に安置される「九品仏」（9体の阿弥陀如来像）が駅名の由来である。構内の両端が踏切道であるため、二子玉川寄り1両は扉を開閉しない。尾山台は東京都市大学（旧武蔵工業大学）世田谷キャンパスの最寄り駅である。等々力の手前で目黒通りが頭上を越える。九品仏 - 等々力間はほぼ直線で、隣の駅が見通せる。等々力 - 上野毛間では東京23区で唯一の渓谷である「等々力渓谷」を形成する谷沢川が左を並行し、両駅の中間付近で交差して北に流れてゆく。切り通しに位置する上野毛では、頭上を環八通りが跨ぐ。周辺は国分寺崖線に位置し、五島美術館や多摩美術大学上野毛校舎などもあって緑が多い。切り通しを抜けると、二子玉川駅から多摩川河川敷へかけての街並みが一望できる。大きく左へカーブして渋谷から来る田園都市線と合流し、二子玉川の2番線に到着する。
1995年（平成7年）、下田町時代にジャスコとメガマート（後にホーマックに転換されたが、既に撤退している）を核店舗としたショッピングセンター『イオン下田ショッピングセンター』（イオンしもだショッピングセンター）として開業。八戸市や十和田市などから近く、第二みちのく有料道路・百石道路の下田百石インターチェンジの近隣に立地している。開店当初から敷地内に設置されていた大観覧車は付近の道路からよく見え、当施設のランドマークであったが、老朽化のため2005年（平成17年）5月23日に解体。代わりに「風太郎」と命名された風力発電用の風車が設置されたが、2016年（平成28年）9月30日をもって撤去されている。その後、何度か改装･増築を経て、スポーツオーソリティやTOHOシネマズ・おいらせ下田（シネマコンプレックス、旧：イオン下田・TOHOシネタウン）などのテナントが出店している。一時期、百貨店の中三が出店する計画もあったが、イオンの出資を受けて出店したイオンモール秋田内の中三秋田店の業績の伸び悩みを受けて見送られた。このショッピングセンターの開店を契機として、付近にはロードサイド大型店が続々と進出し、周辺一帯は一大ショッピングゾーンとなった。開店当初は十和田信用金庫（当時・その後八戸信用金庫に合併され、現在は青い森信用金庫）の有人出張所（下田支店下田ショッピングセンター出張所）が置かれていたが、2007年（平成19年）3月9日をもって廃止され、同年3月12日に同町内における十和田信金店舗空白域だった北部地区へ移転し「青葉支店」（出張所を支店に昇格・改称）が開設された。2007年9月22日からはダイヤモンドシティ社との合併に伴う施設名称の見直しにより、『イオン下田ショッピングセンター』から『イオンモール下田』に改称されている。なお、案内看板については、順次新名称への変更が行われたが、バス停留所の名称の変更については、2009年度の十和田観光電鉄（十鉄バス）のダイヤ改正時に実施された。2013年6月と2016年11月には、全館リニューアルを行い、新たに入店した店舗がある他、リニューアル工事を行った店舗もある。