東急田園都市線
近年に運転された臨時列車は下記の通り。
大井町線直通臨時急行 いずれも大井町線用5両編成を使用。 停車駅は、現在の大井町線直通急行の停車駅から南町田グランベリーパークを除いたもの。 方向幕は「臨時」と表示し、8000系も運用に入っていた。 なお、ゴールデンウィークに伴う臨時列車が運転された際、田園都市線の通常の急行は南町田に臨時停車していたが、本列車は通過している。 現在の中央林間 - 大井町間の急行は、当初臨時列車として運行されたこれらの列車が定期化されたものと言える(ただしダイヤは異なる)。
りんかい線開業に伴う臨時列車 2002年(平成14年)12月1日運転。 同日のりんかい線開業に伴う、臨海副都心へのアクセス路線としてのキャンペーン。そのため、「りんかい線アクセス」というステッカーを掲出した。 上りのみ4本運転(中央林間9時54分発から1時間おきに12時54分まで)。
ゴールデンウィークに伴う臨時列車 2003年(平成15年)5月3日 - 5日運転。 上下ともに運転。午前10時台から午後6時台までの間に約45分間隔で運転し、1日あたり上下あわせて24本運転した。 上り中央林間を10時01分発 - 17時52分発まで12本、下り大井町を10時12分発 - 18時26分発まで12本。 一部列車は鷺沼・長津田発着。
「東急 - 営団 - 東武3社直通記念号」 2003年(平成15年)3月29日に往路、30日に復路を運転。
なお、あざみ野駅への急行停車の実施に際して、事前に鉄道建設・運輸施設整備支援機構のGRAPE(GIS for Railway Project Evaluation)と呼ばれるシステムを使用して、急行を停車させた場合の地域への影響と路線の需要の予測を行った結果、停車に伴う所要時間の増加により長津田以西からの需要が減少するという解析結果が得られたため、都心方面との所要時間を短縮することによって需要の減少を抑制する対策として、所要時間短縮のため藤が丘駅に上り通過線を新設する改良工事が行われた。
南町田グランベリーパーク駅(旧・南町田駅)は、2000年(平成12年)4月21日に開業したショッピングモール「グランベリーモール」の最寄り駅となったことから、同年7月15日から夏休み・年末年始・ゴールデンウィーク中の土曜・休日などに臨時停車するようになり、2006年3月18日のダイヤ改正から土曜・休日に限り正式な停車駅となった。その後、跡地に建設されたグランベリーパークの街びらきに先立ち、2019年10月1日より平日も終日停車駅となった。
2021年3月13日のダイヤ改正で日中時間帯の東武線・半蔵門線 - 中央林間駅間の急行が1時間あたり4本から3本に減便。大井町線直通の急行は1時間あたり大井町駅 - 溝の口駅・中央林間駅間各2本ずつから大井町駅 - 中央林間駅間3本に変更された。
この列車は東急側から回送されての2番線発で、半蔵門線からの各駅停車(1番線着)と接続してからの先発となる。
日中に準急列車が新設され田園都市線内が増発となった2014年6月21日のダイヤ改正では、半蔵門線内の増発が行われなかったため、日中に渋谷駅発着の各駅停車が毎時2本設定されるようになった。この列車は半蔵門線の半蔵門駅まで回送して同駅の引き上げ線で折り返している。しかし、2021年3月13日のダイヤ改正で日中の渋谷駅発着の列車が廃止されたため、渋谷駅発着の列車は再び早朝・深夜・土休日夕方の急行のみとなった。
一方で、平日夕ラッシュ時は列車密度が高く、現在も全列車が半蔵門線直通で運転されている。このため、渋谷駅からの下り列車は半蔵門線内から混雑した状態で到着する状況である。
1968年(昭和43年)4月1日 長津田 - つくし野間開業。
1969年(昭和44年)10月1日 さらなる保安度向上のため、ATS(東急ATS)を導入。
1972年(昭和47年)4月1日 つくし野 - すずかけ台間開業。
1976年(昭和51年)10月15日 すずかけ台 - つきみ野間開業、つきみ野駅構内を除き全線複線化(つきみ野駅構内は単線)
1977年(昭和52年) 4月7日 渋谷 - 二子玉川園間が新玉川線として開業(渋谷駅は営団地下鉄が建設)。加算運賃区間となる。 5月25日 あざみ野駅開業。 11月16日 田園都市線と新玉川線を直通する快速列車を運転開始。 12月16日 二子新地前駅を二子新地駅に改称。
1978年(昭和53年)8月1日 新玉川線が営団地下鉄(現・東京地下鉄)半蔵門線と直通運転開始。渋谷駅の業務を東急電鉄から営団地下鉄に移管。
1979年(昭和54年)8月12日 ダイヤ改正を実施。田園都市線から新玉川線を経由して半蔵門線方面へ全列車が直通運転を開始。同時に大井町 - 二子玉川園間を大井町線として分離。朝ラッシュ時上りつきみ野→大井町間の快速を廃止。当時の最高速度は100km/h。
1981年(昭和56年)11月30日 二子玉川園駅 - つきみ野駅間の荷物輸送を廃止。
1983年(昭和58年)1月22日 ダイヤ改正を実施。渋谷 - 長津田間で急行運転開始。同時に10両編成運転も開始した。
1984年(昭和59年)4月9日 ダイヤ改正を実施。つきみ野 - 中央林間間開業。つきみ野駅構内複線化。
1989年(平成元年) 1月26日 営団半蔵門線の半蔵門 - 三越前間延伸に伴うダイヤ改正を実施。
3000系(初代)
5000系(初代)
5200系
6000系(初代)
7000系(初代)
7200系
8000系
8500系
8590系 - 中間車は8090系。東武直通非対応。
2000系 - 10両編成・大井町線5両編成。東武直通非対応。9020系に改番。
東武30000系
初代3000系
初代5000系
5200系
初代6000系
初代7000系
7200系
8000系
8590系
2000系
8500系
東武30000系
溝の口駅の南側にあるトンネルを皮切りに、起伏の多い多摩丘陵を貫通する。カーブ、トンネル、切り通しあるいは高架が連続し、地表を直線的に進む区間は少ない。列車から見ると、列車と地表の位置関係は目まぐるしく上下に変化しているように見える。この区間の沿線は田園都市線とともに建設された多摩田園都市地域にあたり、沿線は比較的新しいニュータウンの住宅地が広がっている。車窓の両側には丘という丘に住宅が建設されているのが見えるが、公園や街路樹が多いため、建てられている住宅の数の割に緑を比較的多く感じることができる。
鷺沼駅の手前(北東側)には東京地下鉄の鷺沼車両基地が設けられている。同駅からたまプラーザ駅の間でくぐる小さなトンネルが川崎市と横浜市の市境となり、そのすぐ先で東名高速道路が田園都市線の上を通る。