東急田園都市線
のちに50050系が導入されて東武東上線や東武伊勢崎線内地上専用運用に転用され、南栗橋・久喜以遠で分割を要する3社直通臨時列車に備えた1編成が残るのみとなったものの、共通運用であったため、2020年時点でも平日朝上りの急行または準急運用に就くことがあった。分割編成はかつて東急8500系にも存在したが、これらは既に5000系に置き換えられ、大井町線に転用されている。
朝のラッシュ時の上り方面において、江田駅で急行または準急の通過待ちをした各駅停車が鷺沼駅に停車する時は、江田駅で当該列車を追い抜いた先発の急行・準急が出発してからドアを開ける。ダイヤ乱れ時などは先発の急行・準急の発車がしばしば遅れるため鷺沼駅に停車後しばらくドアが開かないことがある。かつては、溝の口駅(梶が谷駅での通過待ち後)でも同様の対応が行われていたが、溝の口駅3番線が大井町線専用となったため行われていない。これは長津田駅でも同様である。
田園都市線用の車両(乗り入れする他社車両も含む)はすべて10両編成で運転されているが、大井町線直通各駅停車は5両編成、大井町線直通急行は7両編成で運転されている。田園都市線用の車両は地下区間においての非常時の勾配押上げ条件などから起動加速度3.3km/h/s・最大減速度(常用)3.5km/h/s(非常4.5km/h/s)を満たしている。設計最高速度は東京メトロ8000系が100km/h、それ以外の車両が120km/hである。
新車搬入や長津田車両工場への入・出場列車として、東横線や目黒線・池上線・東急多摩川線・みなとみらい線用の車両も、回送や試運転で田園都市線を走行することがある。また、東京メトロ鷺沼工場への回送列車として日比谷線の車両も田園都市線を走行する。
1968年10月1日から1996年4月25日まで運転されていた優等列車である。大井町駅発着の「通勤快速」と渋谷駅・半蔵門線内発着の「快速」があった。ともに表示上は「快速」であり、ここではどちらも同じ快速として扱う。
1968年の設定当初は、朝ラッシュ時間帯に「通勤快速」と称して大井町行きの快速が運転されていた(上り列車のみ、二子玉川園駅 - 大井町駅間は各駅に停車)。1977年11月16日より日中に「お買い物快速」と銘打って新玉川線直通の快速の運転が開始された。1979年8月12日に大井町線分離が行われ、大井町行き快速の運転を終了して終日にわたり新玉川線直通の快速が運転されるようになった。1983年1月22日より朝夕ラッシュ時に急行が新設され、快速ともに運転された。1989年1月26日の半蔵門線・半蔵門駅 - 三越前駅間延伸のダイヤ改正で平日の朝・夕ラッシュ時および土曜朝ラッシュ時の快速を、1996年4月26日のダイヤ改正で残るすべての快速を、それぞれ急行に移行し、快速の運転は終了した。
2021年度の朝ラッシュ時の最混雑区間は池尻大橋駅 → 渋谷駅間であり、ピーク時(7:50 - 8:50)の混雑率は112%である。
2019年度の同区間の混雑率は183%で、首都圏の大手私鉄路線では東京メトロ東西線に次いで2番目に高い数字である。2008年度まで混雑率は190%を上回っていたが、2008年3月30日に横浜市営地下鉄グリーンラインが開業し、2009年7月11日に大井町線が溝の口まで延伸開業したことで混雑が若干緩和し、2009年度以降は180%台で推移している。
2005年に、堅牢性の高さを売りにしているパナソニックのノートパソコン「Let'snote」の耐圧性テストが首都圏の鉄道各線車内で行われた際、田園都市線で試験最大の100kgを記録したことから、この値が耐荷重性能として決定されたという。
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。
新玉川線開通当初は新玉川線と田園都市線の直通運転を行っておらず、二子玉川園を境に運転系統は分断されていたが、開通7か月後の1977年11月からの日中限定の直通快速の運転を経て、1979年(昭和54年)8月12日に二子玉川園駅以西の田園都市線から新玉川線への全面直通運転を開始した。これにより田園都市線のうち、大井町 - 二子玉川園間は同日から大井町線に改称した上で、朝と深夜の一部に鷺沼直通を残して運転系統を分離した(同路線は溝ノ口線を編入する以前に戻ったことになる)。この結果、田園都市線は二子玉川園 - つきみ野間の路線となる。同時に田園都市線から新玉川線を経由し、渋谷駅からさらに半蔵門線へ直通運転を行う現在の運転系統が確立する。この一体で運転される両線を総称して田玉線(でんたません)とも呼んだ。半蔵門線側は直通運転開始当初青山一丁目駅止まりであったが、1979年9月21日に永田町駅、1982年12月9日に半蔵門駅、1989年1月26日に三越前駅、1990年11月28日に水天宮前駅と、順次延長されていった。
1995年(平成7年)9月1日から2005年(平成17年)3月20日までは、二子玉川 - 溝の口間の複々線化工事のために特定都市鉄道整備促進特別措置法が適用され、渋谷 - 溝の口間を経路に含むと普通運賃で10円の特別加算運賃が適用されていた。
大井町行きの通勤快速は長津田以西から運転されていたが、新玉川線直通快速は長津田駅発着であった。
当初、「通勤快速」と称されたのは「停車駅の変更が後になってからもしやすいように」という配慮によるものである。
快速が急行に統合された1996年4月26日のダイヤ改正では快速の代替となる各駅停車の増発などは行われなかったため、当時の新玉川線区間急行通過駅では日中の停車列車が減便(1時間当たり快速2本、各停8本・計10本→各停のみ8本)され、サービスダウンを招く結果となった。
快速運転終了後に製造・転用された車両も「快速」の種別表示幕を有している。色はオレンジ色である。
2007年4月5日から、快速と同様に渋谷駅 - 二子玉川駅間で各駅に停車する速達列車である準急が運転されている。