川越線
埼京線・東京臨海高速鉄道りんかい線と一体の運転系統として運行されている。大宮駅 - 川越駅間を運転する全定期列車が埼京線と直通運転を行い、りんかい線直通の新木場駅発着の列車も運転されている。多くの列車は埼京線内は快速・通勤快速として運転されるが、ともに川越線内は各駅に停車する。
列車は川越駅発着が基本であるが、川越車両センターからの車両出庫のため、早朝・夕方と平日の朝ラッシュ時間帯の一部に指扇駅発の上り列車も設定されている。また、2009年(平成21年)3月14日改正で早朝に南古谷駅発の上り列車が1本新設された。川越駅 - 川越車両センター間には回送列車が設定されている(川越駅構内では車両の夜間滞泊は行わない)。
当区間では指扇駅 - 南古谷駅間の荒川を鉄橋で越える関係上、悪天候(特に強風)による影響を受けやすく、埼京線との直通運転がしばしば中止される。このため、川越車両センターからの出庫を早朝に、入庫を深夜に集中的に行うダイヤとし、朝夕ラッシュ時を含む大半の時間で出入庫しないことで、混乱時にはすぐに大宮駅で直通運転を中断できるようにしている。
相模鉄道(相鉄)とJR東日本との直通運転が2019年(令和元年)11月30日に開始された。川越線には朝の一部列車が直通運転する。