東武伊勢崎線
日比谷線との直通運転開始後、沿線の人口が急増するとともに伊勢崎線も乗客が急増した。東武鉄道は北千住駅以北の複々線化で輸送力増強・混雑緩和を図ってきたが、北千住駅での日比谷線との乗り換えに伴う混雑が非常に激しくなり、抜本的な改良が求められた。同一ホームでの乗り換えから伊勢崎線(1階)と日比谷線(3階)に乗り場を分離する北千住駅重層化が1996年7月に完成し、ホームに乗客があふれる状況は軽減された。北千住駅の重層化と並行して、さらなる混雑緩和対策として「もう1つの都心直通ルート」を検討した結果、当時東京北東部への延伸計画のあった半蔵門線との直通運転を行うこととなった。当時の帝都高速度交通営団(営団地下鉄)が水天宮前駅から押上駅まで延伸、東武鉄道が曳舟駅から押上駅までの連絡線(正式には業平橋駅(現・とうきょうスカイツリー駅) - 曳舟駅間の線増扱い)建設を行い、2003年3月19日より直通運転が始まった。
半蔵門線直通列車は東急田園都市線まで乗り入れ、久喜駅・南栗橋駅 - 押上駅 - 渋谷駅 - 中央林間駅で運用される。これにより、東武の車両が営業運転としては初めて神奈川県内でも見られるようになった。一部に北越谷駅・東武動物公園駅や田園都市線の鷺沼駅・長津田駅発着列車が運行されるほか、平日の上り最終列車は押上止まり(押上駅で半蔵門線の押上発の列車に接続)となる。
走行距離は南栗橋駅 - 中央林間駅間98.5km、久喜駅 - 中央林間駅間94.8kmとなる。
車両は3社の車両が使用され、列車番号末尾アルファベットの「T」は東武車両(30000系・50050型・運用番号は50T - 82Tの偶数)、「S」は東京メトロ車両(8000系・08系・運用番号は51S - 93Sの奇数)、「K」は東急車両(8500系、5000系、2020系・運用番号は01K - 37Kの奇数、偶数の両方と45K)を表している。日比谷線・東横線と異なり、東急車の一部(前面に円形の「K」シールが貼られている東急⇔メトロ専用車)をのぞき3社への乗り入れが可能であり、上述のような3社直通電車が運行される。ダイヤの乱れが生じた場合は、この限りではない。
なお、走行距離調整の関係などから東武車両は田園都市線から半蔵門線の押上駅で折り返す列車及び長津田駅 - 中央林間駅間の区間運転列車にも使用されているほか(後者は3社とも使用)、東武車両の2本が長津田車庫で、東急車両の2本が南栗橋車庫でそれぞれ運用終了・夜間留置となる「外泊運用」が組まれている。前述の日比谷線直通列車と同様、どの列車がどの会社の車両で運転されるかは、『MY LINE 東京時刻表』(交通新聞社)の列車番号欄などで判る。
事故などのトラブルで直通運転が不可能となった場合、伊勢崎線から半蔵門線に直通する列車は北千住駅にて折り返す。また、半蔵門線側から伊勢崎線に直通する列車は、終着駅である押上にて折り返し運転を行う。このため、3社の車両には通常は使用しない「北千住」の行き先表示が用意されている。しかし、直通運転が中止された場合の東武線内での運用は、原則として東武の車両となっている。行き先が「北千住」となった場合、電車は北千住駅で折り返し運転を行うのではなく、一度、曳舟駅に回送される。一定時間待避した後折り返し、北千住駅へ向かう。この時、曳舟駅 - 押上駅間は不通となり両駅を結ぶ列車が運行されなくなるので、押上駅へ行くときはとうきょうスカイツリー駅からの徒歩連絡となる。それにあわせて大手町駅 - 北千住駅間では東京メトロ千代田線に乗るよう案内される。そのため、運行トラブルが発生すると北千住駅 - 押上駅 - 大手町駅間で通常時よりも所要時間がかかる。東京メトロ半蔵門線直通列車の運転再開までに要する時間は東京メトロ日比谷線直通列車の運転再開までに要する時間よりも長くなる傾向にあり、夜間にダイヤの乱れが生じた場合は東武・東京メトロ・東急の車両が各自の車両基地(南栗橋・鷺沼・長津田)に戻れないことがある。
前述の不通による影響を考慮し、2013年度より東武線の折り返し運転の設備が整備されることになった。具体的には曳舟駅2番線と押上駅1番線を繋ぐもので、整備は2013年10月末に完了し、北千住方面からの折り返しが可能になった。しかし、実際に使用されたことは2017年時点ではない。
優等列車・団体列車用
100系 - 愛称:スペーシア - 特急「けごん」・「きぬ」・「スカイツリーライナー」で運用。日光線・鬼怒川線系統用。
200系 - 愛称:りょうもう - 特急「りょうもう」で運用。伊勢崎線系統用。
500系 - 愛称:リバティ - 特急「リバティけごん」・「リバティきぬ」・「リバティ会津」・「リバティりょうもう」・「スカイツリーライナー」・「アーバンパークライナー」・「尾瀬夜行」・「スノーパル」で運用。
6050系 - 2017年4月以降、臨時列車で運用。
634型 - 臨時特急「スカイツリートレイン」および団体列車で運用。
8000型8111F - 臨時および団体列車で運用。現在休車中。
800型・850型 - 2006年3月18日より運用開始。2022年現在伊勢崎線内では館林駅 - 伊勢崎駅間のみで運用。3両固定編成ワンマン対応。
10000型・10030型・10050型・10080型 - 区間急行・区間準急・普通(東京メトロ日比谷線直通運用を除く)での運用。浅草駅 - 曳舟駅間および久喜駅 - 館林駅間の一般列車は専らこの車両が運用される。2・4・6・8両固定編成があるが、伊勢崎線内では6両または8両で運転する。リニューアル車の一部は東武野田線に転属している。
70000型 - 20メートル級片側4扉の7両編成で、2017年7月7日より順次導入し、2020年3月28日をもって日比谷線直通運用の20000型・20050型・20070型を置き換えた。
70090型 - 2020年6月6日より「THライナー」で運用。「THライナー」としての運用時以外は東京メトロ日比谷線直通の一般列車(普通列車)として使用される。同年3月20日より一般列車で営業運転を開始した。
東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線直通車
50000型・50050型 - 急行・準急運用。東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線直通運用専用車両。10両固定編成。2006年以降増備が進められ、半蔵門線・田園都市線直通の主力となっている。浅草駅への乗り入れは出来ない。
B1形 - 開業時にイギリスのベイヤー・ピーコック社から輸入。貨物機として運用され、1965年までに廃車。5号は開業当初の原型に復元され、6号は現役時のまま東武博物館に保存されている。
B3形 - 1914年にベイヤー・ピーコック社から6両輸入。1966年廃車。
B4形 - 1922年に国鉄から6両譲渡される。1966年廃車。
1800系 - 1998年に定期運行終了。2018年に全廃。
2000系 - 1993年に定期運行終了。同年に全廃。
3000系・3050系 - 1996年に定期運行終了。同年に全廃。
5000系・5050系・5070系 - 2006年に定期運行終了。2007年に全廃。
8000型 - 長らく伊勢崎線と日光線の準急や、2006年3月18日以降は区間準急・区間急行・普通列車でも運行されていたが、2012年6月に運行を終了した。また、2006年3月17日までは1本のみ存在した浅草駅発東武日光駅・東武宇都宮駅行きの準急に使用されていた。上りでは同じく準急の東武日光発浅草行きで、東武日光発は4両編成で途中の新栃木駅で後方に2両を連結して6両編成となる運用であった。
20000型・20050型・20070型 - 上記の70000系導入に伴い、2020年3月27日に定期運行終了。4両固定編成化して日光線・宇都宮線のワンマン運転用に順次転属している。
30000系 - 伊勢崎線と半蔵門線との直通運転開始前は10000型などとの共通運用が組まれ、伊勢崎線内の全線で運用されていた。後述の50050型導入後は、大半の車両が半蔵門線直通の機能を外したうえで浅草駅発着などの本線内系統の運用に復帰したが、本線内系統専用車両を10000系列に統一すること、東上本線の川越市駅 - 小川町駅間にT-DATCと呼ばれるATCが導入されることに伴い、T-DATC設置の対象外となった8000型と一部の10000系列の代替が必要になったこと、半蔵門線にCBTCが導入されることに伴い、本線内系統地上運用・東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線直通運用どちらにも対応できなくなり、最終的には全編成が東上本線に転出した。
東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線
東京メトロ18000系 - 急行・準急
東京メトロ08系 - 同上
東京メトロ8000系 - 同上
東急2020系 - 同上
東急5000系 - 同上
東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線
野岩鉄道会津鬼怒川線・会津鉄道会津線
野岩鉄道6050系100番台 - 東武鉄道6050系と同型・共通運用
会津鉄道6050系200番台 - 同上
2005年5月9日から半蔵門線・東急田園都市線での導入に合わせて、平日朝ラッシュ時間帯の上り優等列車を対象に女性専用車が設定された。2006年3月27日から日比谷線での導入に合わせて、平日朝ラッシュ時間帯の日比谷線に直通する上り普通列車にも女性専用車が設定された。混雑率が低い浅草駅行きの普通列車は女性専用車が設定されていない。
対象となる列車は、東武鉄道の公式サイトに掲載されているほか、駅構内へ掲出されている時刻表に記述されている。
浅草駅・北千住駅行きの場合:朝7:30から9:00までに北千住駅に到着する8両編成の区間急行の最後尾車両。6両編成には設定がない。実施区間は館林駅・南栗橋駅→北千住駅。浅草駅行きの場合は北千住駅で設定解除となる。設定開始当初から2013年3月15日までは、10両編成の区間急行・区間準急にも設定されていた。なお、車両側に女性専用車のステッカーは掲出されておらず、駅ホームでの乗車位置案内のみ行われている。
半蔵門線直通の場合:初電から9:20までに押上駅に到着する急行・準急の最後尾車両。実施区間は始発駅→渋谷駅。半蔵門線内で9:30を過ぎれば設定解除となる。
日比谷線直通の場合:朝7:30から9:00までに北千住駅に到着する普通の最後尾車両。実施区間は全区間。日比谷線内で9:00を過ぎれば設定解除となる。
女性専用車はいずれも最後尾の車両に設定されている。小児や身体の不自由な人とその介助者・保護者は性別を問わず乗車出来る。
なお、半蔵門線直通列車の場合、10号車(押上・渋谷方先頭車両)にも女性専用車のステッカーが掲出されているが、これは直通先の東急田園都市線方面からの列車が、始発駅→半蔵門線内(東武線直通列車は押上まで)で女性専用車となるためであり、東武線内では無関係である(同様に田園都市線方面からの列車の場合、1号車に女性専用車は設定されない)。
2021年度の朝ラッシュ時最混雑区間は小菅駅 → 北千住駅間であり、ピーク時(7:30 - 8:30)の混雑率は114%である。
混雑率は1995年度まで180%を超えていたが、北千住駅の改良工事が完了した1996年度に170%を下回った。その後も輸送力の増強と輸送人員の減少により混雑率は緩和傾向が続き、半蔵門線との直通運転を開始した2002年度のダイヤ改正では、ピーク1時間あたりの輸送力が私鉄最大の51,540人となり、混雑率が150%を下回った。その後のダイヤ改正は、輸送人員の減少に合わせて輸送力を削減したことで、混雑率は2012年度まで140%程度で推移していた。
2013年度のダイヤ改正では、朝ラッシュ時に運転されていた10両編成の区間急行が全て8両編成になり、輸送力が大幅に削減された。その一方で、輸送人員の減少に歯止めがかかったことにより、混雑率は150%程度で推移している。2017年度のダイヤ改正では、それまで朝ラッシュ時間帯のピーク時に運行されていなかった特急列車が初めて設定された。
種別や車両位置に関わらず全体的に混雑率が高く、北千住駅を7:40 - 8:10頃に到着する列車が最も混雑する。10両編成で運転される急行および準急は半蔵門線に直通し、8両編成で運転される区間急行より混雑率がやや高い傾向がある。7両編成で運転される普通は日比谷線に直通し、同様に混雑する。ピーク時の前後に運転されていた竹ノ塚駅始発浅草駅行きの普通列車は混雑率が非常に低かったが、2020年度のダイヤ改正で廃止された。
2008年度の一日平均通過人員は北千住駅 - 小菅駅間が526,730人であり、伊勢崎線で最も多い。北千住駅は伊勢崎線で最も乗降人員が多い駅であり、同駅を介して日比谷線との相互直通運転が行われている。牛田駅 - 北千住駅間の一日平均通過人員は153,984人であり、北千住駅 - 小菅駅間の3割程度になる。押上駅を介して半蔵門線との相互直通運転が行われているため、日比谷線と半蔵門線の直通列車が経由しない浅草駅 - とうきょうスカイツリー駅(押上駅)の一日平均通過人員は54,414人まで減少し、北千住駅 - 小菅駅間の1割程度になる。
埼玉県との都県境を跨ぐ竹ノ塚駅 - 谷塚駅間が395,703人、複々線区間の北端にあたる越谷駅 - 北越谷駅間が291,344人、東武スカイツリーラインの北端にあたる姫宮駅 - 東武動物公園駅間が130,805人であり、東武スカイツリーラインの愛称区間は東京圏の通勤路線として機能している。東武動物公園駅で日光線と分岐するため、東武動物公園 - 和戸間の一日平均通過人員は61,799人に減少する。
久喜駅でJR宇都宮線と接続するため、和戸駅 - 久喜駅間の一日平均通過人員が59,729人であるが久喜駅 - 鷲宮駅間で66,385人に増加する。その後も一日平均通過人員が減少し、群馬県との県境を跨ぐ羽生駅 - 川俣駅間が26,526人、複線区間の北端にあたる茂林寺前駅 - 館林間が24,518人で、北千住駅 - 小菅駅間の5%程度となる。館林駅で佐野線と小泉線に接続して単線区間となり、館林駅 - 多々良駅間は16,514人に減少する。単線区間は乗降人員が1,000人に満たない駅も存在する。太田駅より先は一日平均通過人員が8,000人を下回り、最も一日平均通過人員が少ない新伊勢崎駅 - 伊勢崎駅間が5,443人で、北千住駅 - 小菅駅間の1%程度となる。
2006年3月18日のダイヤ改正までは昼間の料金不要の速達列車は6両編成で運転されていたが、原則70km以上を超えるロングラン運転を行っていたことから上記のような通過人員の変動を大きく受けていた。複々線区間は輸送力不足であった反面、単線区間は輸送力過剰であった。2003年3月19日のダイヤ改正までは日中に東武動物公園駅 - 太田駅間で通過運転を行う料金不要の速達列車が毎時1本運転されていたが、もともと日中の運転本数が毎時3本程度と少ない区間であり、緩急接続を行わないため通過駅の利便性を低下させる要因となっていた。現在のダイヤは久喜駅と館林駅で運用を分離し、運行区間と時間帯によって編成数を3両編成から10両編成まで分けることにより、適正な輸送力の確保と車両運用の効率化が図られている。
近年の輸送実績を下表に記す。表中、最高値を赤色で、最高値を記録した年度以降の最低値を青色で、最高値を記録した年度以前の最低値を緑色で表記している。
伊勢崎線は1899年(明治32年)、東武鉄道で最初に開業した路線であり、東武鉄道の社名はこの時に開業した北千住駅 - 久喜駅間(以下「発祥区間」と表記)の地域を指す「武蔵国東部」に由来する。このことから現在でも発祥区間を中心として俗に「東武線」と呼ばれることがある。これは東武鉄道が複数の路線からなる広大な路線網を持つ前の名残でもある。
また、会社自体にも発祥路線意識が滲み出ており、1990年代までは駅表札に冠する社名表記では路線によって「東武線」・「東武野田線」・「東武東上線」と統一されず、発祥区間を持つ伊勢崎線を中心とする路線に絞って「東武線」が使われていた。2012年に導入された「東武スカイツリーライン」の区間愛称にもわざわざ「東武」を冠しているところにも現れている(野田線の愛称導入は2014年)。
館林駅以北は、足利市駅・太田駅・伊勢崎駅以外自動改札機設置駅がないが、2007年3月18日にICカード「PASMO」サービス開始により自動改札非設置駅には簡易型PASMO読取機が設置された。
越谷駅構内第79号踏切道における死傷事故(1966年) - 「東武伊勢崎線バス衝突事故」の項目を参照。
館林駅構内第309号踏切道における死傷事故(1969年) - 「東武伊勢崎線多々良 - 館林間踏切事故」の項目を参照。
この事故では8000型のクハ8139が使用不能となり、翌1970年(昭和45年)4月に車体を復旧名義で新製した。
花崎駅構内第207号踏切道における死傷事故(1970年) - 「東武伊勢崎線花崎駅踏切衝突事故」の項目を参照。
この事故では7800系の1編成2両(モハ7808-クハ808)が大破し、廃車となっている。東武鉄道では唯一のケースとなる踏切事故による事故廃車である。
竹ノ塚駅構内第37号踏切道における死傷事故(2005年) - 「東武伊勢崎線竹ノ塚駅踏切死傷事故」の項目を参照。
ホームドアについては、2020年度末までに押上駅(東京メトロにより整備)・北千住駅(3階ホーム)・新越谷駅・北越谷駅、2021年度以降にとうきょうスカイツリー駅・北千住駅(1階ホーム)・小菅 - 蒲生間各駅・越谷駅・せんげん台駅・春日部駅・久喜駅に整備予定である。
春日部駅ジャンクション機能強化の一環で、野田線と伊勢崎線の相互乗り入れの強化によるアクセス性向上、都心からの速達性向上を図る。