東京メトロ千代田線
湯島駅の綾瀬寄りと霞ケ関駅の代々木上原寄りには引き上げ線が存在し、夜間に列車を留置して翌朝の当駅始発列車に充当している(湯島駅の引き上げ線は根津駅方での出入りも可能なため、根津駅発着での折り返し点としても使用できる)。大手町駅発着は平日夜の下り特急ロマンスカーのみである。これは、湯島駅の引き上げ線を利用して大手町駅まで回送しており、大手町駅で直接折り返していない。また、明治神宮前駅 - 代々木公園駅間では、代々木公園直下に設置されている代々木車庫への回送線が分岐しており、非常時に明治神宮前駅折返しを行う場合はこの回送線を利用して折り返す(明治神宮前駅構内はポイントがないため、直接折り返せない)。また、平日下りの明治神宮前行きは明治神宮前駅で乗客を降車させた後に代々木車庫へ回送し入庫する。この車庫の列車を代々木上原始発のB線列車に充当する時は、代々木上原駅まで回送列車となる。なお、一部の代々木上原行きは、折り返しB線回送列車として走り、そのまま代々木車庫へ入庫する。
ただし、営団地下鉄所属車両は常磐線・小田急線双方に直通運転が可能なことから、当初から本厚木発我孫子行きや我孫子発本厚木行きの列車は設定されていた。
2016年3月26日のダイヤ改正以前は、3路線直通運用に充当される車両は東京メトロ車のみで、JR車の小田急線乗り入れおよび小田急車のJR線乗り入れ運用はなかった。これはJR車および小田急車の列車無線が他方に対応していなかったためである(ただし、千代田線と常磐緩行線の保安装置は同じであり、小田急車には当初からJR無線の準備工事がされていた。JR側も実際には使用していなかったが列車番号末尾「E」を小田急車用として制定していた)。この制約により、綾瀬駅発着列車が少ない時間帯に小田急線直通列車を設定することが困難であったため、この不都合を解消するために2013年4月からJR車・小田急車による3路線直通運転対応工事が行われ、2016年3月26日のダイヤ改正から3社直通運転が開始された。これにより、日中時間帯や平日夕夜間の直通列車が1時間当たり3本になり、早朝・終電間際を除くほぼ全時間帯で直通列車が設定されるようになった。
こうした改良を経て、2016年3月26日のダイヤ改正では唐木田駅発着の急行・多摩急行、本厚木駅発着(平日朝B線1本は海老名駅始発)の準急(平日朝ラッシュ時B線のみ経堂駅通過、向ヶ丘遊園駅は終日停車)が運転されていた。急行は日中時間帯と平日朝ラッシュ時B線と土休日夕方、多摩急行はそれ以外の時間帯に、準急は朝と夕夜間に設定されていた。前述のとおり、これ以前も含め2018年3月17日のダイヤ改正までは発着駅により種別がほぼ固定されていた。