東京メトロ半蔵門線
東急電鉄・東武鉄道と3社相互直通運転をしている。半蔵門線を挟んで東急側は渋谷駅から田園都市線の中央林間駅まで、東武側は押上駅から伊勢崎線久喜駅および日光線南栗橋駅までそれぞれ運転される。
運行系統上では東急田園都市線と一体的となっており、押上方面は平日始発の清澄白河発東武動物公園行と半蔵門発押上行、渋谷方面は平日最終の押上発水天宮前行と押上発渋谷行を除くすべての列車が東急田園都市線と直通している。
列車はすべて各駅停車であるが、線内では乗り入れ先の列車種別(急行・準急・各駅停車)で案内している。この種別は東急・東武の間で共通するものではなく、それぞれの線内で独立したものであり、渋谷駅・押上駅到着の時点で線内または乗り入れ先の種別に変更している(変更がない列車もある)。
平日朝ラッシュ時は2 - 3分間隔、夕ラッシュ時は3 - 4分間隔、日中時間帯は5分間隔(1時間に12本)で運行されている。この時間帯の渋谷方面は基本的に中央林間行である。押上方面は、押上行と東武スカイツリーライン直通列車(急行)が交互に運転されている。
朝の押上方面には、半蔵門駅(1本のみ)・清澄白河駅発着列車もある。日中の清澄白河駅発着の列車は2009年6月6日のダイヤ改正で廃止された。
車両基地は自社路線内に用地を確保できなかったため、東急田園都市線の鷺沼駅の横に鷺沼検車区として置かれている。
■:急行 ■:準急 ■:各停
どの列車がどの会社所属の車両で運転されるかは列車番号で判別できる。現在、列車番号末尾アルファベットの「S」が東京メトロ車両、「K」が東急車両、「T」が東武車両となっている。東武線直通運転開始前は東急車両には記号が付かず番号のみとなっていた。列車番号は『MY LINE 東京時刻表』(交通新聞社)などにより確認ができる。
また、5桁の数字で表記されている東急方式の列車番号では上2桁が運用番号を表し、01 - 49が東急車両(ただし、34以降は東武線には乗り入れない)、51以降の奇数番号が東京メトロ車両、50以降の偶数番号が東武車両となっている。
また、走行距離調整の関係などから東武車両が東急田園都市線から半蔵門・清澄白河・押上で折り返す列車にも使用されている。東急田園都市線でも長津田 - 中央林間間の区間運転列車の一部に東京メトロ車両および東武車両が使用されている。
通常は列車番号どおりの車両で運行されるが、夜間に生じたダイヤの乱れによって東京メトロ・東武・東急の車両が各自の車両基地に戻れない状況が生じるなど、車両運用に不具合が生じた場合は、列車番号どおりの運用を行わず、列車番号の末尾が「S」の列車を東急車両で運行するなど、他社車両による運行となることがある。