関東鉄道常総線
おおむね1時間に2本(1 - 4本程度)運行される。1両ワンマンを基本とし、最大でも2両(イベント時4両)編成。朝晩の一部列車は水海道駅 - 下妻駅間・下妻駅 - 下館駅間の区間列車になっており、下妻駅では夜間滞泊が行われている。
下館駅に乗り入れる路線の中で、常総線の運行本数が最も多い。
2006年10月1日のダイヤ改正で水海道発下館行きの最終列車が1時間遅くなり(21時台→22時台)、折り返し下館発の最終も22時台から23時台に繰り下がった。これによって水戸線の水戸・小山方面両方向から下館駅に到着する最終電車から下妻行きの最終列車に乗り換え可能になった。
常総線が全線非電化である理由は、茨城県石岡市に所在する気象庁地磁気観測所との兼ね合いの結果で、かつては地磁気観測に影響を与えない直直デッドセクション方式による直流電化を目指し実験を行ったものの(詳細は「交流電化」を参照)、変電所が多く必要になり費用負担が大きくなることが判明、当面非電化での営業を続けるとしたためである。1990年代以降は高出力の新型気動車を相次いで新造・投入しスピードアップを図っている。2005年にはつくばエクスプレスが開業し、途中の守谷駅も東京方面への乗換駅になるなど環境が変化している。
「サイクルトレイン」を実施しており、水海道駅 - 大田郷駅間で9時30分 - 14時30分に乗車する場合に限って、1人1台まで自転車を無料で列車内に積み込むことができる。
ICカード「PASMO」「Suica」が利用できる。ただし竜ヶ崎線を含め、交通系ICカード全国相互利用サービスは対象外であり、関東地方以外で発売されている「ICOCA」や「SUGOCA」などは使用不可である。
鉄道むすめの「寺原ゆめみ」をキャラクターに起用している。名前の由来は寺原駅・ゆめみ野駅から。
詳細は「関東鉄道キハ2300形気動車」を参照
新潟鉄工所製の自社発注車(2000年 - 2002年)。2301 - 2310の10両。基本仕様は2100形に準ずるが、電気指令式ブレーキを装備しているため、在来の他形式とは併結できない。外観上は運転席側面の小窓の有無で区別できる。その後、ワンマン化改造に伴い、各ドア上部にLEDの駅名案内表示器が新設された。ただし、3次車(2309・2310)は新製時よりワンマン運転対応である。
乗換列車が守谷駅発着の場合は「守谷乗換」のような表記はされない。駅掲出の時刻表や関東鉄道が配布している路線時刻表では、水海道乗換の列車はあくまで下館(下妻)行きであり、水海道での乗り換えを要する旨が記載されているほか、守谷駅からの接続列車がある場合についても記載がある。
つくばエクスプレス開業に合わせて行われたダイヤ改正で、取手駅 - 水海道駅間の列車が原則として2両編成となった時には水海道駅を越えて下妻・下館方面へ直通する列車が約半数となったが、2005年12月のダイヤ改正以降、日中の直通運転は再び減少していた。2017年3月4日より、一部を除く日中の列車が全線直通運転となった。これにより、取手駅 - 水海道駅間の日中の運行が1両編成となった。
最高運転速度:90 km/h (※つくばエクスプレス開業に併せて行われたダイヤ改正でスピードアップ)。
表定速度:守谷 - 下館間 (41.5 km) 快速 46分 - 54.1 km/h 普通 63分 - 39.5 km/h
キハ720形(721):1964年富士重工業製の元加越能鉄道キハ187。入線に際して車体中央扉が両開きに改造され、既設ドアのステップも撤去された。
キハ751形(751・752):元小田急キハ5000形気動車。入線に際してロングシート化されたほか、片開き1か所だった車体に片開きの外吊りドアを2か所増設された点が特徴。なぜかキハ751形のみ取手方の貫通扉が小窓だった。
キハ753形(753・754):元小田急キハ5100形気動車。キハ751形と同様の改造が施されたが、クロスシートの間隔が広かったため、窓配置が異なる。
キハ755形(755):元南海キハ5501形気動車(5505)。紀勢本線乗り入れ用として製造されたが、踏切事故で廃車となり、1973年に関東鉄道に入線した。入線に際してロングシート化されたほか、両開きドアを2か所増設し、既設の2か所の片開きドアと合わせて、日本の私鉄気動車では前例のない4ドア車となった。入線時の改造工事は西武所沢車両工場が担当した。
キハ813形(813):元雄別鉄道キハ106。キハ104・105が両運転台車だったため筑波線(筑波鉄道、現・廃止)にキハ811・812として入線したのに対し、キハ106形は片運転台車だったことから、常総線に配置された。入線に際してロングシート化、便所・車掌室の撤去などの改造が施されたものの、何故かステップは撤去されず、常総線で唯一のステップ付車両となっていた。