西武池袋線
501系以前の車両は省略。
特急形車両 5000系 - 初代レッドアロー 10000系 - 2代目レッドアロー
通勤形車両 9000系 3000系 旧101系 新101系・301系 - 2010年3月6日のダイヤ改正をもって運行終了。以後は代走のみで運行されることとなった。 701系 801系 411系 2000系 - 新2000系導入前に、データ収集のため1990年1月のみ定期運用に就いていた(ただし、これ以降も野球開催時の新宿線から西武球場前への臨時列車や回送として入線しているほか、車両トラブルのため2009年11月23日 - 11月24日の間に定期運用に就いていた)。その後も一時的な貸し出しで運用に就くことがある。 601系 551系 501系(初代・2代)
10000系
101系・新101系
9000系
17000系(10両編成・8両編成) 10000系(10両編成)
東京地下鉄17000系
東京地下鉄10000系
練馬駅から石神井公園駅までは高架複々線となる。内側の線路は各駅停車用で、途中駅には島式ホームが設けられている。外側の線路は優等列車用で、途中駅にホームは設けられていない。
練馬駅を出ると、練馬区役所が見えてくる。途中で、豊島線が高架下へ分岐する。目白通りを跨ぐと、中村橋駅に着く。なお、目白通りの架道橋は高架化工事前は線路が下、道路が上を走っていたが、工事完成後は線路が上、道路が下を走るという、いわゆる「逆立体化工事」が一晩で行われた。
中村橋駅のすぐそばに、富士見台駅が見える。中村橋駅を出ると途中で練馬区立美術館と練馬第三小学校が見え、間もなく富士見台駅に着く。この区間は、互いに隣同士の駅が見えるほど駅間距離が短い。
富士見台駅を出て右にカーブした後、環八通りを跨ぐ。石神井東小学校を通過し、石神井川を越えると練馬高野台駅に着く。
練馬高野台駅を出るとすぐに左へカーブし、笹目通りを跨ぐと、島式ホーム2面4線の石神井公園駅に到着する。
練馬駅から西武有楽町線を経由して東京メトロ有楽町線新木場駅まで相互直通運転を実施している。日中は池袋線内は保谷駅(土休日の一部は清瀬発着)・小手指駅発着で1時間あたり各2本で各駅停車で運転される。西武ドームでのイベント開催時には狭山線西武球場前駅発着の列車も運転される。
飯能駅発着の列車は平日は朝1本、夕方1本の到着列車、休日は朝1本発着と夕方3本の到着列車のみである。
2017年3月25日より着席保証列車「S-TRAIN」が運行されており、平日のみ豊洲方面と所沢駅(下りは小手指駅まで)を結んでいる。
2022年3月12日のダイヤ改正で日中は1時間当たり2本減便され4本となる。
入間市駅を出ると列車は築堤の上を走り、急な右カーブを描きながら国道16号線と霞川を渡る。一瞬ではあるが、入間市の市街地が望め、駅前の高層マンションや各種商業施設(コナミスポーツ、丸広百貨店、i-potなど)が望める。霞川を渡り、カーブを終えると今度はすぐ切り立った崖に沿って、急な左カーブを描きながら走る。そのため進行方向右側の眺めは大変良く、ほんの一瞬だが、車窓の窓一面を空が占める。その後崖を下ると、かつて存在していた黒須駅という貨物駅の跡を通り抜け、国道299号線バイパス・圏央道をくぐると仏子駅に着く。同駅は待避・折り返し用の中線がある。なお、前の入間市駅よりも南に位置する。また、この区間は車窓左側に加治丘陵が見えるため緑に溢れている。さらに、線路が直線的なため比較的高速で走る。
仏子駅を出ると再び築堤の上を走る。右側に大きな団地を眺めつつ、少し右に曲がりながら入間川を渡る。この入間川橋梁は西武鉄道の橋梁では最も長い(延長169.9m)。入間川を渡る際、進行方向左側には使用されていない単線の旧入間川橋梁が錆びた姿を晒している。
ひばりヶ丘駅を出ると、右にカーブする。落合川を渡ると、東久留米駅に着く。池袋駅から同駅までは住宅街がほとんどで、この駅間では緩やかな下り勾配になっている。
東久留米駅を出て野火止用水を渡るまでは、直線で上り勾配となっている。その後、黒目川の橋を渡りながら河岸段丘を越える。すると住宅の密集度は低くなり、林や畑が混在しているところを通る。埼玉県新座市に入ると、野火止用水を渡る。保守用の引き込み線が見えると列車は減速し、大きく左へカーブ再び東京都に入って新小金井街道を渡ると、変則的な島式ホーム2面4線構造の清瀬駅に着く。同駅折り返しの列車も一定数設定されている。
清瀬駅を出ると、車窓右側には1本の引き上げ線が見える。次の秋津駅までの間は直線が続き、沿線は住宅街や畑がほとんどである。空堀川を越えてしばらくすると秋津駅に着く。
秋津駅を出ると、すぐにJR武蔵野線を跨ぐ。マンションが見えてくると、列車は大きく減速して右にカーブする。そして柳瀬川を渡ると埼玉県に入る。すると、新秋津駅付近からのJR連絡線と併走する状態になり、所沢駅まで3線区間となる。カーブを終えた後は広い丘やゴミ焼却場の煙突が見え、住宅街を走る。大きな団地群が見え、所沢陸橋をくぐると大きく急なカーブを左に曲がる。所沢駅前後は、池袋線有数の急カーブである。なお、かつてこの急カーブの区間には東所沢駅が設置されていた。曲がるとすぐ右側に西武新宿線の線路が見えて、所沢駅に到着する。同駅は3面5線構造をしているが、池袋線だけで見れば、基本的には保谷駅と同様で、2面3線と言える。なお、同駅は改良工事がなされ、駅舎やコンコースが拡大した。