西武池袋線
この区間は複線で、池袋駅から江古田駅までは概ね地上を走っており、カーブが続く。線路の両側はずっと住宅地である。
西武鉄道の池袋駅は、頭端式ホーム4面4線と特急専用ホームを有するターミナル駅。同駅構内には2本の引き上げ線がある。同駅の南側では、JR東日本の山手線と、埼京線および湘南新宿ラインが通る山手貨物線を跨ぎながら急カーブで西向きに方向を変えている。そのためこの区間では、列車は最徐行している。その後列車は加速し、かつてここに存在していた上り屋敷駅の跡地を通り抜ける。S字カーブを描いた後、山手通りをくぐると椎名町駅に着く。
椎名町駅を出るとしばらく直線を描く。その後右へカーブすると、東長崎駅に着く。同駅は島式ホーム2面4線で、この池袋駅 - 練馬駅間での各駅停車の待避駅となっている。
東長崎駅を出ると、しばらく都営地下鉄大江戸線と併走しながら直線を描く。その後、列車は減速して左に曲がると、江古田駅に着く。なお、この駅間にはかつて西武市場駅という貨物駅が存在していた。
江古田駅を出ると、環七通りをくぐる。左にカーブしながら地下を走る西武有楽町線と合流する。高架に移行すると、桜台駅に着く。
西武有楽町線がトンネルから出て高架に合流してすぐに、都営地下鉄大江戸線との乗り換え駅で、西武有楽町線・豊島線との分岐駅でもある練馬駅に到着する。同駅は2面6線構造となっており、外側ホームに西武有楽町線との直通列車が発着、内側ホームは池袋線の列車が発着する。最も外側の線路は通過線で、ホームは設置されていない。
5050系4000番台(10両編成) 5050系(8両編成) 5000系(8両編成)
東急5000系
東急5050系
東急5050系4000番台
1968年(昭和43年)11月13日 武蔵藤沢 - 入間市間複線化。
1969年(昭和44年) 10月2日 仏子 - 笠縫信号所間複線化。元加治 - 飯能間に笠縫信号所開設。 10月4日 武蔵横手信号所開設。 10月14日 西武秩父線開業、直通運転開始。レッドアロー5000系電車で特急「ちちぶ」運転開始。
1970年(昭和45年) 2月1日 武蔵横手信号所を駅に変更し武蔵横手駅再開業。 11月20日 小手指ヶ原信号所を駅に変更し小手指駅開業。
1975年(昭和50年)3月20日 入間市 - 仏子間複線化。
1982年(昭和57年)12月20日 下原貨物駅廃止。
1989年(平成元年)4月1日 秩父鉄道秩父本線へ乗り入れ開始。飯能駅で系統分割される。
1994年(平成6年) 10月8日 桜台 - 練馬間の下り線高架化。 12月7日 練馬高野台駅開業。
1997年(平成9年) 8月2日 桜台 - 練馬間の上り線高架化。 9月13日 中村橋 - 富士見台間上り線高架化。 12月13日 中村橋 - 富士見台間下り線高架化し、踏切8カ所廃止。
1998年(平成10年) 3月26日 西武有楽町線を介して帝都高速度交通営団(現・東京地下鉄)有楽町線と相互直通運転開始。 3月 元加治 - 飯能間の複線区間延伸に伴い、複線部分と単線部分の境界を飯能駅構内(飯能駅場内信号機の内方)とする扱いに変更、笠縫信号場廃止。名目上、池袋 - 飯能間複線化(飯能駅構内に単線部分が残存)。
40000系(0番台・50番台) - 自社線内での優等運用ならびに有楽町線・副都心線直通列車で運行。0番台は「S-TRAIN」としても運用。 30000系 20000系 6000系(0番台・50番台) - 自社線内の優等運用ならびに、有楽町線・副都心線直通列車で運行。 新2000系 4000系 - 西武秩父線・秩父鉄道線乗り入れ列車で運行。うち1編成は「旅するレストラン 52席の至福」仕様。
40000系
30000系
20000系
6000系
新2000系
4000系
特別料金不要の一般列車に使用される車両は、新2000系や6000系が導入される1990年頃まで、1977年以降2000系の導入が進んでいた新宿線とは対照的に3ドア車で運転された。しかし新101系・301系や3000系などの3ドア車が全廃されたこと、4000系の飯能以東の運用が消滅したことなどから、2022年現在では特急や「旅するレストラン 52席の至福」を除き池袋 - 飯能間は全て4ドア車での運行となっている。
1980年3月17日のダイヤ改正で新設。特急料金・座席指定券不要の列車としては最速達種別となる。路線図で示される種別カラーは紫色■、英文種別表記は「RAPID EXP.」(「RAPID EXPRESS」の略)である。また、2008年6月14日のダイヤ改正に備えて新101系・新2000系・6000系・9000系・20000系・30000系の通勤車両全系式で、字幕式行先表示器の交換やLED式行先表示器のROM書き換えが実施された。旧字幕では「快速」部分が水色地に白文字、「急行」部分が赤色地に白文字となっていたが、新字幕及びフルカラーLED表示器では紫色地に白文字、3色LEDでは無点灯の地に赤文字の表記となっている。なお2016年3月26日以降、「Fライナー」として運転される列車で東急車と西武車は紫色地に緑のFと白文字で表示される。またLED表示器などで表示できるスペースが限られる場合は「快急」と略される。列車番号は1000番台が与えられる。
地下鉄副都心線直通系統
ここでは平日午前中下りに設定のある有楽町線からの直通についても記述する。
日中に小手指駅(ただし、野球開催時は快速の西武球場前駅行きに変更される列車もある)から西武有楽町線経由で副都心線へ直通する。