都営地下鉄新宿線
開通当初（都営新宿線直通開始前）は新線新宿駅 - 京王多摩センター駅間の快速と京王新線内折り返しの各駅停車のみの運行であったが、2015年1月現在、京王新線内折り返し列車は設定されておらず、都営地下鉄新宿線または京王線に直通する。都営地下鉄新宿線からの電車の大半がこの路線を通り笹塚駅まで運行するため、運転系統上都営地下鉄新宿線と一体化している。分離運転を前提としたダイヤとなっていないため、事故・各種トラブルなどによる輸送障害時であっても都営地下鉄新宿線との相互直通運転中止の措置は取られない。ただし、同じ地下線でも運営・設備管理・運行管理は京王電鉄であるため、当線の閉塞方式は2011年10月まで自動閉塞式となっていた（都営地下鉄新宿線は開業時から車内信号閉塞式）。保安装置も京王のものを使用しているため、都営地下鉄の車両にも京王の保安装置を搭載している。