東急東横線
2014年(平成26年)度 - 代官山駅、武蔵小杉駅、横浜駅に設置。
2015年(平成27年)度 - 都立大学駅、新丸子駅、元住吉駅、大倉山駅、菊名駅下りホームに設置。
2016年(平成28年)度 - 日吉駅、菊名駅上りホームに設置。
2017年(平成29年)度 - 自由が丘駅、綱島駅、妙蓮寺駅に設置。
2019年(平成31年・令和元年)度 - 多摩川駅、白楽駅、東白楽駅に設置。
2020年度の朝ラッシュ時の最混雑区間は祐天寺駅 → 中目黒駅間で、ピーク時(7:50 - 8:50)の混雑率は123%である。
沿線に多くの住宅地を抱える東横線は、かつてはラッシュ時の混雑が激しく、輸送力増強が急務となっていた。1976年度以前は混雑率が230%を越えていたが、1977年度に新玉川線(現在の田園都市線渋谷駅 - 二子玉川駅間)が開業して混雑率が210%を下回った。その後は混雑率が概ね200%前後で推移していたが、1990年度をピークに輸送人員が減少して、1996年度に混雑率が190%を下回った。2000年度に目黒線が営団地下鉄南北線(現在の東京メトロ南北線)・都営地下鉄三田線との直通運転を開始するとバイパス路線としての機能が強化され、2002年度から2019年度までは混雑率が概ね170%前後で推移している。
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。
戦後、東横線の利用者数が増えるにつれて編成数の増加などを行い、1969年の8000系(2008年運転終了)の登場以降、3つドア18m車から、4つドア20m車のみの増備となった。これに伴い前者は、日比谷線直通電車だけで運用されるようになった。昭和末期になると、さらに混雑が深刻化したため、東横線渋谷 - 桜木町(当時)間を運行する列車は順次20m車8両編成へと増強された。
東横線の輸送需要増大に対応する抜本的対策の一つとして「東横線沿線から都心方面に向かう第2ルートの確保」が検討され、その結果として行われたのが「東横線・多摩川園駅 - 日吉駅間4.8kmの複々線化」と「旧目蒲線・目黒駅 - 多摩川園駅間の大規模改良」の実施による目蒲線経由での地下鉄への直通運転である。この工事の完成により、目蒲線改め目黒線経由での南北線・都営三田線への直通運転が行われている。
事業着手当時、田園調布駅 - 多摩川園駅(現・多摩川駅)間は西側2線が東横線、東側2線が目蒲線の線路別複々線であった。事業後は目蒲線の蒲田直通をやめて日吉方面に直通させるため方向別複々線に配線を変更、田園調布駅を地下化、多摩川園駅を高架化し、多摩川園駅では蒲田方で折り返し運転となる目蒲線蒲田方面(現・多摩川線)のホームを新たに地下に設置、 田園調布方向に地上との連絡線を設ける工事が行われた。
また、多摩川園駅 - 武蔵小杉駅間は、橋梁・高架線の拡幅・増設によって複々線化された。多摩川園駅の日吉方にある多摩川橋梁は複々線形式での全面架け替えが行われている。この工事は1999年5月15日に完成した。そして翌2000年8月6日、多摩川園駅を「多摩川駅」に改称し、同時に東横線の急行停車駅となった。多摩川駅を境に目蒲線は2つの路線に分離されている。
目黒線の武蔵小杉駅までの開業に引き続き、目黒線を日吉駅まで延伸する形での複々線化工事が2000年3月30日から着工された。
この第一段階として、2006年9月24日に武蔵小杉駅 - 日吉駅間が新たに完成した高架線への切り替えが行われた。この際に生じた事柄は以下の通りである。
前日の23日終電後から翌24日の始発前までにかけて同駅の日吉駅寄りにある道路(尻手黒川道路)の陸橋と東横線の線路の位置を入れ替える、いわゆる「逆立体化工事」が実施された。これにより東横線が上を走り、尻手黒川道路が下を走る構造になった。
元住吉駅には元住吉検車区が併設されているが、高架化の完成によって同駅の位置が日吉寄りに移設され、すなわち同検車区直上に建設された高架駅に切り替わった。このため、元住吉駅から地上にある元住吉検車区に出入りできない構造になった。高架化前まで運転されていた元住吉駅始発・終着列車はすべて武蔵小杉駅あるいは日吉駅発着へと変更された。武蔵小杉駅と元住吉検車区とを結ぶ回送列車は、高架化前の線路を使用する。
ただし、終電(上下線1本ずつ)に限っては従来通り元住吉行であり、この場合はホームに停泊した後、翌日の同駅始発列車に充当される。
2009年6月6日のダイヤ改正より、上り方面の最終菊名行き(土曜・休日は急行日吉行き)は乗客を全員下ろしたあと、元住吉駅6番線(優等列車用の通過線)で翌朝まで停泊する。
下り線に限り、元住吉検車区から日吉駅へ直接進入することができる「下り出庫線」が設けられているため、元町・中華街方面行の多くは日吉駅始発列車である。
その後、工事の進捗により2007年8月23日のダイヤ改正から、日吉駅の待避線と引き上げ線の使用を中止し、これらを目黒線のものに置き換える工事が開始された。
待避線の使用中止に伴い、それまで日吉駅で行われていた各駅停車と通勤特急や急行との緩急接続および特急の通過待ちなどは、すべて隣の元住吉駅での通過待ちとなった。
引き上げ線の使用中止に伴い、それまでの日吉駅発着の列車は廃止され、すべて武蔵小杉駅もしくは菊名駅発着となった。これにより、東京メトロ日比谷線直通電車は終日菊名駅に乗り入れるようになった(それまでの日中運用では日吉行であった)。
かつて東横線が使用していた線路の一部を整備して目黒線用の線路とし、同線を2008年6月22日に日吉駅まで延伸させた。
目黒線は、武蔵小杉駅 - 元住吉駅間の北側約200mの位置(旧駅舎のホーム付近)までは、東横線が高架化前に使用していた地平の線路を使用する。前述した通り、この区間は武蔵小杉と元住吉検車区とを結ぶ回送列車も使用する。旧駅舎のホーム跡付近で元住吉検車区への入・出庫線と分岐した後、その分岐点で東横線旧本線を撤去して建設された上り勾配線を使用して、高架にある元住吉駅構内に進入する。
元住吉駅 - 日吉駅間は、高架化前の東横線の部分(現在の東横線の内側)を走る形になる。
当初は同年3月の延伸予定(横浜市営地下鉄グリーンラインとほぼ同時)だったが、3か月遅れることになった。
東横線は、2013年3月16日より開始された東京メトロ副都心線との相互直通運転に合わせ、優等列車である特急・通勤特急・急行をそれまでの8両編成から10両編成に増強した(後述)。これに伴い、優等列車停車駅においては10両編成の列車が停車できるように、2両分のホーム有効長延伸工事を実施した。
優等列車通過駅でも非常時に停車できるようにするため、順次2両分のホーム延長工事を施工している(通常延伸部は柵で塞がれており、ホームドアも設置されていない)。
土休日に2.5往復(元町・中華街行き2本、元町・中華街発3本)が運行されている、西武鉄道が主体となって運行する東急初の座席指定列車。全列車が副都心線を経由して西武池袋線まで乗り入れ、1往復は西武秩父線西武秩父駅発着となる。座席指定券は通過駅を含む東横線各駅の自動券売機で発行する。
10両固定編成の西武40000系が専用で使用される。
停車駅:渋谷駅 - 自由が丘駅 - 横浜駅 - みなとみらい駅 - 元町・中華街駅(中目黒駅・武蔵小杉駅・菊名駅にも停車するが、旅客の乗降を取り扱わない運転停車)
2017年3月25日のダイヤ改正より運転を開始した。
2023年3月18日のダイヤ改正より運転時刻の繰り下げを実施。
特別料金不要の列車としては東横線・みなとみらい線の最速達種別。乗車券のみで利用可能。全て10両編成で、平日は昼間のみ、土曜・休日は早朝・深夜をのぞく終日にわたって運転される。上下線の全ての列車が自由が丘駅と菊名駅で各駅停車に接続するほか、一部の上り特急は武蔵小杉駅にて元住吉駅で追い抜いた各駅停車に連絡する。所要時間は渋谷駅 - 元町・中華街駅間35分(一部例外あり)。平日始発から朝ラッシュ時までと、夕方から終電までは運転されず、代わりに通勤特急が運転される。ほとんどの列車が東京メトロ副都心線に直通し、直通先の副都心線内ではほとんどの列車が急行となる。一部時間帯に和光市駅発着が設定されている以外は副都心線を経由して西武池袋線または東武東上線に乗り入れており、西武池袋線直通は主に小手指駅発着の快速急行として、東武東上線直通は主に森林公園駅発着の快速急行としてそれぞれ乗り入れる。副都心線小竹向原駅では池袋線直通列車は有楽町線からの東上線直通列車に、東上線直通列車は有楽町線からの池袋線直通列車に連絡する場合が多いが、ダイヤ乱れ時には変更される場合がある。
停車駅:渋谷駅 - 中目黒駅 - 自由が丘駅 - 武蔵小杉駅 - 菊名駅 - 横浜駅 - みなとみらい駅 - 元町・中華街駅
主な運行開始の理由としては、JR東日本の湘南新宿ライン運行開始に先立ち、その対抗手段としての渋谷駅 - 横浜駅 - 桜木町駅(当時)間における競争力強化である。また、2000年8月6日のダイヤ改正より武蔵小杉駅 - 田園調布駅間において複々線の併用が開始(目黒線の開業)されたことで東横線のダイヤに余裕が出たことに加え、同日から急行が多摩川駅に停車するようになった。その結果、ダイヤ改正当時の急行通過駅(12駅)と同停車駅(11駅)の比率が逆転し、停車駅数が通過駅数を上回るようになった上、同駅・田園調布駅・自由が丘駅と3駅連続停車が生じたことや到達時間が延びたことで、利用客からクレームが頻発し(ほぼ1駅おきに停車することから、各駅停車をもじって「隔駅停車」と揶揄された)、新たな上位速達列車の導入を求められたことなどが挙げられる。
2016年3月26日のダイヤ改正で、東横線・みなとみらい線内特急・副都心線内急行・東武東上線内急行(2023年3月18日のダイヤ改正以降は快速急行)・西武線内快速急行の組み合わせとなる列車には「Fライナー」の愛称が付与されている。
2001年3月28日のダイヤ改正より渋谷駅 - 桜木町駅間で運転を開始した。当時は平日朝ラッシュ時間帯には運転されていなかった。東急での特急列車の設定はこの時が初めてである。
当時の停車駅:渋谷駅 - 自由が丘駅 - 武蔵小杉駅 - 菊名駅 - 横浜駅 - 桜木町駅
特急運行開始から短期間、キャンペーンのために8000系の先頭車前面に青地に桜をデザインした「特急」と表記された絵文字ヘッドマークを掲出して運転していた。運行開始当初は『サザエさん』によるPRが行われていた。
2003年3月19日のダイヤ改正より、中目黒駅が新たに特急停車駅となった。目黒区総合庁舎の移転や同駅周辺の再開発事業が進み乗降客数が増えたことと、日比谷線との乗り換えを考慮したからである。また、平日ダイヤにおいては朝ラッシュ時間帯が一段落する9時台からの運転であったが、このダイヤ改正からは平日早朝にも運転されるようになった。
2004年10月11日より利用促進の一環として「東横特急」の愛称が与えられ、同時にPR作戦も開始された。これは5日後の10月16日のJR東日本のダイヤ改正で湘南新宿ラインを大増発するということに対抗するものであり、駅や車内のポスター、パスネットで「T⇔Y 東横特急 TOYOKO LIMITED EXPRESS」という図柄が使われた。さらに、PR作戦では同時にキャッチフレーズも与えられ、2004年10月11日の開始時点では「街と街の、どまんなかへ」だったが、2006年3月18日のダイヤ改正からは「街のまんなか、東へ横へ」となっている。なお、「東横特急」は東急の登録商標(登録番号第4857386号)である。
2008年1月13日に運転された「さようなら8000系臨時特急」では、運行開始初日に一番列車に充当した8000系8017Fによって運転され、通常停車しない元住吉駅にも停車した。
2008年6月22日のダイヤ改正で、平日朝と夕方以降はすべて通勤特急に置き換えられたため、平日に特急が運転される時間帯は日中のみとなる。
平日の朝夕ラッシュ時間帯と夜間に特急の代わりとして運転される速達列車。特急と同様10両編成で運転される。特急停車駅に加え、日吉駅とみなとみらい線の馬車道駅・日本大通り駅に停車し、自由が丘駅と菊名駅で各駅停車に連絡する。土曜・休日ダイヤでの運行はない。夜間の一部列車を除き東京メトロ副都心線に直通し、直通先の副都心線内では主に急行・通勤急行となる。東上線内は主に普通(一部急行)、西武有楽町線・池袋線内は主に快速(一部快速急行・準急・各駅停車)となる。
停車駅:渋谷駅 - 中目黒駅 - 自由が丘駅 - 武蔵小杉駅 - 日吉駅 - 菊名駅 - 横浜駅 - みなとみらい駅 - 馬車道駅 - 日本大通り駅 - 元町・中華街駅
車両の行先表示や、駅構内に設置されている一部の発車標では、表示スペースが狭いこともあり「通特」と省略の上で表示されている。また、英語表記は「Com. Exp.(=通勤急行)」「Commuter Limited Express」などの表記揺れがあり、統一されていない。
2003年3月19日のダイヤ改正より運転を開始し、運行開始当初は桜木町(後に元町・中華街)発渋谷行が平日朝ラッシュ時間帯に4本、平日17時から20時30分まで15分間隔で渋谷を発車する桜木町行き(2004年2月1日からは元町・中華街行き)が15本設定されていた。
3月18日のダイヤ改正より、平日朝ラッシュ時間帯における急行(上下線)の一部、朝7時台の元町・中華街発渋谷行き特急1本、17時から20時30分まで横浜駅に発着する特急渋谷行き15本を通勤特急にそれぞれ変更した。
9月24日のダイヤ改正より、21時台と22時台に渋谷駅を発車する元町・中華街行きの3本を増発した。
8月23日のダイヤ改正より、目黒線の延伸工事に伴い日吉駅の待避線が使用停止となったことから、それまで一部の通勤特急が同駅で行っていた緩急接続を廃止し、代替として元住吉駅で各駅停車を追い抜く運用に変更された。
11月29日から12月21日までの毎週木・金曜日に、渋谷発元町・中華街行を2本増発した。増発したのは渋谷駅23時19分発と23時52分発であった。翌2008年と2009年の同期間においても同じ時刻で臨時の通勤特急が運転された。
2008年6月22日に目黒線日吉延伸と同時に実施されたダイヤ改正(平日ダイヤは翌23日)で、平日始発から9時台前半までと17時から終電までに運行されている特急(上下線)をすべて通勤特急に置き換えた。これは、横浜市営地下鉄グリーンラインの開業および目黒線の延伸開業に伴い、日吉駅における利便性を向上させるためである。
東横線・みなとみらい線の速達列車の中では最も停車駅が多い種別であり、終日にわたり運転される。10両編成と8両編成の両方が充当される。特急と同様、自由が丘駅と菊名駅で各駅停車に連絡する列車や、上り線は朝ラッシュ時を中心に祐天寺駅で各駅停車を追い抜く列車がある。渋谷駅発着で運転される一部列車を除き東京メトロ副都心線に直通し、直通先の副都心線内では主に平日朝ラッシュ時間帯が急行・通勤急行となる以外は各駅停車となる。日中は本線系統は線内完結列車と和光市発着が各2本。相鉄線直通系統は和光市発着と川越市発着が各1本の毎時6本となり、朝晩は西武池袋線小手指・清瀬行きや東武東上線志木行きなどが見られる。定期の急行は特急や通勤特急を待避せず、終着駅まで先着する(東横線・みなとみらい線内のみ。副都心線以北を除く)。臨時列車が運転される場合のみ特急の通過待ちをすることがある。なお、2023年3月改正時に自由が丘駅でS-TRAIN元町・中華街行きと接続・退避する急行湘南台行きが、土曜・休日ダイヤの午前中に1本設定されている。
本線系統:渋谷駅 - 中目黒駅 - 学芸大学駅 - 自由が丘駅 - 田園調布駅 - 多摩川駅 - 武蔵小杉駅 - 日吉駅 - 綱島駅 - 菊名駅 - 横浜駅 - みなとみらい駅 - 馬車道駅 - 日本大通り駅 - 元町・中華街駅
相鉄線直通系統:渋谷 -(本線系統と同じ)- 日吉 -(新横浜線内各駅停車)- 西谷 - 相鉄線方面
2駅以上連続して停車する区間が、自由が丘 - 多摩川間(3駅連続)、日吉 - 綱島間(2駅連続)、みなとみらい - 元町・中華街間(4駅連続)と多い。
渋谷 - 横浜間の所要時間は最短29分(元町・中華街まで38分)。
通常の急行は元住吉駅を通過する。元住吉検車区の出入りのために、以前は元住吉駅を始発・終着とする急行が存在した。しかし、2006年9月24日より元住吉駅が高架化され、駅構内からの入出庫ができなくなったことに伴い、翌25日のダイヤ改正から、それまでの元住吉駅発着の急行はすべて日吉駅・武蔵小杉駅発着に変更された。
7200系以前の車両が急行運用に就く時は「急行」の種別表示札を装着して運用していた。8000系も「急行」の種別表示札を装着していたが、後に方向幕に種別表示を行うようになった。
1935年2月1日 運転を開始。
当時の停車駅:渋谷駅 - 青山師範駅 - 自由ヶ丘駅 - 田園調布駅 - 新丸子駅 - 日吉駅 - 綱島温泉駅 - 妙蓮寺駅 - 反町駅 - 横浜駅 - 桜木町駅。
1941年8月4日 急行運転廃止。
1950年8月1日 急行運転復活。
1952年4月1日 昇圧工事に伴い、急行運転を再び休止。
1955年4月1日より運転を再開。当時は日中のみ。
当時の停車駅:渋谷駅 - 学芸大学駅 - 自由ヶ丘駅 - 田園調布駅 - 武蔵小杉駅 - 日吉駅 - 綱島駅 - 菊名駅 - 横浜駅 - 桜木町駅。
1955年10月1日 終日運転になる(朝ラッシュ時のみ菊名駅 - 桜木町駅間は各駅停車)。
1956年10月1日 菊名駅 - 桜木町駅間が通過運転に統一。
1964年8月29日 中目黒駅を停車駅に追加。
2000年8月6日 多摩川駅を停車駅に追加。
2006年9月25日 元住吉駅始発・終着の列車を廃止。
2023年3月18日 東急新横浜線開業、相鉄新横浜線全通、並びに相鉄本線・いずみ野線への直通運転開始に伴い、日吉駅以南で新綱島駅・新横浜駅・相鉄線方面へ分岐する列車が新規設定される。
速達列車の通過駅の有効長の関係で、すべての列車が東急・横浜高速鉄道・東京メトロの車両による8両編成で運転されている。主に元町・中華街発着の列車が自由が丘駅・菊名駅で急行または特急(時間帯によっては通勤特急)に接続する。
日中時間帯は1時間に8本設定されており、内訳は渋谷 - 元町・中華街間を通しで運転する列車(線内完結列車)が2本、副都心線直通 - 元町・中華街間を運転する列車が6本(内訳は副都心線池袋駅・和光市駅発着が2本ずつ、池袋線石神井公園駅発着が2本)である。すべての列車が直通先の副都心線内でも各駅停車として運転する。また、東京メトロの車両は、東横線・みなとみらい線内のみを運転する一部列車(渋谷 - 菊名間および渋谷 - 元町・中華街間など)にも使用されている。以前は日中時間帯に菊名 - 副都心線池袋間を走る各駅停車が毎時2本運行していたが、2022年3月12日のダイヤ改正で消滅した。
日中以外の時間帯には、和光市駅より先の東上線志木駅発着(平日のみ)のほか、副都心線新宿三丁目駅発着、池袋線飯能駅(土休日のみ)・小手指駅・所沢駅・清瀬駅発着もある。東横線側では武蔵小杉駅・菊名駅・横浜駅発着、日吉発元町・中華街行きもあるが、2023年3月18日のダイヤ改正で相鉄線直通急行に振り替えられる形で東横線内の区間運転は減少した。
副都心線との直通運転開始当初は日中の渋谷駅発着列車は元町・中華街行と菊名行の各2本ずつであったが、2016年3月26日のダイヤ改正で元町・中華街行4本に変更された(なお、副都心線新宿三丁目駅発着列車は元町・中華街行から菊名行に変更された)。2017年3月25日のダイヤ改正で、日中の新宿三丁目駅発着が池袋駅発着に延長され、2022年3月12日のダイヤ改正で渋谷駅発着が2本減となり池袋発着は元町・中華街行きに延長となった。
特急運転開始以前は、日中において多くの各駅停車が、渋谷 - 桜木町間のほぼ中間に位置する日吉で急行の待ち合わせを行っており、始発駅から数えて「急行 → 各駅停車(待避なし) → 各駅停車(日吉で急行待ち)」という順番でダイヤが組まれていた。これは、2019年1月現在の東急目黒線の日中のダイヤにおいても同様の例が見られる。
長らく方向幕に種別表示を行っていなかったが、みなとみらい線開業を控えた2004年1月までに表記を開始した。
2023年3月18日ダイヤ改正時点での東横線・みなとみらい線・副都心線における日中1時間あたりの運行本数は以下のとおりである。
2013年3月16日に東横線渋谷駅 - 代官山駅間(約1.3km)が地下化され、渋谷駅で東京メトロ副都心線との相互直通運転が開始された。
すでに副都心線では2008年の開業時から、途中駅である小竹向原駅で西武池袋線(西武有楽町線経由)と、終点の和光市駅で東武東上線とそれぞれ相互直通運転を実施しており、東横線と副都心線との相互直通運転と同時に、みなとみらい線・東横線から副都心線を介して西武池袋線飯能駅(西武車の一部と東急車10両運用の一部は回送で武蔵丘信号場)および東武東上線森林公園駅に至る、鉄道5事業者(東武鉄道・西武鉄道・東京地下鉄・東京急行電鉄・横浜高速鉄道)による相互直通運転が開始された。これに先立ち、西武池袋線では保谷駅を島式1面2線から2面3線に拡張する工事が行われたほか、2011年夏頃からは東京メトロ7000系 ・東武9050系・西武6000系が終電後の東横線内において試運転を実施していた。また、逆に東急5050系(4000番台含む)が副都心線(及び有楽町線)や東武東上線内、西武池袋線内で試運転を実施していた。2012年9月から東横線では東京メトロ10000系・7000系が、副都心線では東急5050系が先行営業運転をそれぞれ行っていた。これにより、直通運転開始後は廃止される地上の渋谷駅に東京地下鉄の車両が入線することになり、多くの鉄道ファンのほか、一般の利用客にも写真を撮られるなどして注目された。
この相互直通運転開始により、西武の車両が初めて神奈川県内でも営業運転を開始した。
副都心線開業前の2002年初頭、東横線と副都心線との相互直通運転が正式に決まり、東京地下鉄の前身である営団地下鉄側は計画を次のように一部変更した。
渋谷駅を島式ホーム1面2線から2面4線構造に変更し列車待避等ができるようにし、東横線側・副都心線側双方から折り返し運転を可能とするためポイントを設置(引き上げ線は設置されない)。
新宿三丁目駅において、東横線方面からの列車が折り返し運転を可能とするため、東新宿寄りにY字型引き上げ線を設置。
一方、東急側ではアプローチとなる渋谷駅 - 代官山駅間の地下化工事完了に伴い、東横線の渋谷駅は地上2階から地下5階にある副都心線渋谷駅ホームに移設し、高架式ホームは廃止となった。駅舎の撤去後、渋谷駅周辺の再開発事業に活用され、山手線ホームから離れた位置にあったJR埼京線(湘南新宿ライン)渋谷駅ホームをここに移設する計画で、2020年6月に移設された。なお、この副都心線ホームは田園都市線・半蔵門線ホームと改札内での乗り換えが可能であり、これらのホームを一体的に管理するため、副都心線の渋谷駅ホームは、2008年6月14日の開業当初から東急が駅管理業務を行っていた。
副都心線は、開業当初からホームドアを使用したワンマン運転を行っており、かつ、副都心線の車両は10両編成が基本であることから、同線への乗り入れに際し、これらに対応した設備改良が必要となった。このため、2010年度以降に増備された東横線5050系車両は、当初よりATOおよび運転士用ドア開閉ボタンなどを装備し、副都心線におけるワンマン運転に備えていた。また、副都心線との直通運転開始までに、既存の東横線所属の5000系・5050系にも同様の改造工事を施工し、急行停車駅ではホームの延長工事を行った。従来、東横線・みなとみらい線の優等列車(特急・通勤特急・急行)は8両編成であったが、直通運転後は急行の一部をのぞいて10両編成に増結された。直通運転開始時に10両編成で運用しているのは、2011年から増備された東急5050系4000番台と、他に、東京地下鉄7000系の一部、10000系、東武9000系、9050系、50070系、西武6000系である。
なお、各駅停車については従来通り8両編成での運転となっており、各駅停車のみが停車する駅においてはホーム延伸工事が行われていない。また、副都心線の各駅停車のうち東京地下鉄7000系には8両編成も存在するが、これは東横線・みなとみらい線との相互直通運転において、主に各駅停車としての運用に就くためである。
2022年3月12日ダイヤ改正からの運行パターンとしては、日中16本/時のうち各駅停車2本/時が渋谷駅折り返しとなる以外はすべて副都心線に乗り入れる。このうち東横線特急が副都心線内急行・西武線内快速急行の最速達列車として、西武池袋線小手指駅発着および、東武東上線内急行の東上線森林公園駅発着のFライナーとして運転される。東横線急行(毎時4本運行)は副都心線内各駅停車の和光市駅発着となり、東新宿駅で後続の急行(東横線特急)を待避する。各駅停車は日中毎時6本が副都心線に直通するが、うち日中毎時2本は池袋駅折り返しとなっている。
2004年2月1日から、横浜駅で横浜高速鉄道みなとみらい線と相互直通運転を行っている。
横浜駅では東横線の渋谷方面発横浜行き(平日1本、土休日2本)と横浜発東横線渋谷方面行き(平日1本のみかつ急行)および、みなとみらい線の横浜発元町・中華街行き始発電車を除く全列車が直通運転を行っているほか、横浜駅では会社間における乗務員の交代を行わずに東急の乗務員が引き続きみなとみらい線内を通しで乗務すること、横浜高速鉄道の自社車両であるY500系が東横線の元住吉検車区所属であること、みなとみらい線内の駅業務を東急の子会社である東急レールウェイサービスが受け持っていることなど、東横線とみなとみらい線は事実上一体となって運行されている。
2023年3月18日から、東急新横浜線が開通し新横浜駅で相鉄新横浜線との相互直通運転を開始した。
日中時間帯は相鉄いずみ野線湘南台駅方面の列車として運転されているが、一部列車は海老名駅・かしわ台駅(発のみ)・大和駅(着のみ)・西谷駅発着の列車が設定されている。
また、同線開通に合わせて東横線・みなとみらい線内でのワンマン運転が順次実施される。
1964年8月29日から、日吉駅 - 中目黒駅 - 営団地下鉄(現在の東京地下鉄)日比谷線北千住駅間で相互直通運転を開始した。その後、1988年から、日吉駅地下化工事に伴い暫定的に菊名駅まで延長されたが、当時は急行が少なく急行待避も無かったため、利用客からは好評で継続されることになった。地下化工事終了後は、日中は日吉駅までの乗り入れとなったが、目黒線の日吉延伸工事に伴い、2007年8月23日からは終日菊名駅まで直通するようになった。
日比谷線直通終了時点では定期列車の運行区間は主に菊名駅 - 日比谷線北千住駅間であり、朝と夜には武蔵小杉駅や日比谷線南千住駅発着列車も設定されていたほか、平日早朝には日比谷線広尾駅始発の菊名行きが設定されていた。武蔵小杉行は原則東急車の運用であるが、平日朝の1本はメトロ車で運用されていた。
日比谷線は北千住駅から先、東武伊勢崎線(東武スカイツリーライン)に乗り入れているが、東横線・日比谷線・スカイツリーライン3線直通列車は設定されておらず、東横線からの列車は北千住まで、スカイツリーラインからの列車は中目黒までの乗り入れとなっていた。
日比谷線直通列車は通常は全列車が各駅停車として運転されたが、臨時列車としてゴールデンウィーク・夏休み・クリスマスなどのシーズンには、日比谷線直通の「みなとみらい号」が運転されることがある(詳細は臨時急行「みなとみらい号」の節を参照)。
2001年の特急運転開始時に、日中における日比谷線直通電車の本数が半減し、1時間当たり4本(15分間隔)から2本(30分間隔)となった。