京王相模原線
2013年2月22日のダイヤ改定で、通勤快速から改称された。都営新宿線直通列車と京王線新宿駅発着列車があり、前者は平日の日中と土曜・休日のほぼ終日にわたり20分間隔で運転、後者は平日の朝と深夜の下り・土休日の朝と夕方のみ運転される。上りは橋本発のほかに京王多摩センター発・深夜の桜上水行があり、下りは橋本行と京王多摩センター行がある。現在のダイヤでは、都営新宿線 - 橋本駅間の設定のほかに、京王線新宿駅 - 橋本駅間、京王線新宿発京王多摩センター行、橋本・若葉台発桜上水行も設定されている。京王線新宿発着・都営新宿線直通ともに多くの列車が10両編成で運行される。日中は調布駅で府中方面の準特急と連絡し、京王多摩センター駅で各駅停車橋本行(京王多摩センターまで特急)に接続する。2020年2月22日のダイヤ改正で平日日中の準特急の一部が京王多摩センター駅 - 橋本駅間で各駅停車となったため、京王多摩センター駅で折り返す列車も設定されるようになった。
これにより京王稲田堤駅・京王永山駅・南大沢駅を通過する営業列車は消滅した。またこのダイヤ改正から急行・快速は、調布駅で京王線系統の特急・準特急と接続し、乗り換えた場合は明大前駅・新宿駅との所要時間が短縮された。2013年2月22日のダイヤ改定より特急が復活し、相模原線内の停車駅が急行と同じになった。
2015年9月25日より京王線新宿駅 - 橋本駅間の準特急が設定された。
2018年2月22日より京王線新宿駅 - 橋本駅間の下り方向に、初の座席指定列車である京王ライナーが設定された。
かつては列車の車両数を調節するため、朝のラッシュ後と夕方のラッシュ前の時間帯を中心に若葉台駅で車両交換を行う列車があったが、2006年9月以降は若葉台駅を行き先として表示するようになったため、このような車両交換はなくなった(車両故障時などは除く)。車両交換の案内は、相模原線内での車内放送のほか電光行先案内板の備考(2005年3月25日時点では電光行先案内板のあった京王稲田堤駅・京王永山駅・京王多摩センター駅・南大沢駅・橋本駅のみ)に表示されていた。
2022年3月12日のダイヤ改正で準特急が特急に統合される形で廃止された。
相模原線の建設(新線の建設)は、経営に大きな問題を生じさせる結果にもなった。これは、路線免許申請時の1963年(昭和38年)時点では十分に採算が採れると予想されていたものが、その後10年間の社会情勢の変化により、不採算路線に変化してしまったためである。具体的には、前述のように多摩ニュータウンの入居人口が予想より少なかったこと、低廉な運賃水準では巨額の建設資金の回収ができなかったことに加えて、当初予想を大きく上回る建設費用・人件費などの上昇が原因である。1963年(昭和38年)頃、多摩ニュータウンが計画された当時の相模原線全線(調布 - 相模中野間29.4 km・車両費を含む)の建設費用は約110億円と想定されていたが、度重なる物価の上昇により1971年(昭和46年)時点で、橋本までの建設費用で300億円を超えることが想定されていた。実際、京王よみうりランド - 京王多摩センター間9.8 kmの建設費用は236億円(車両費を含まず)まで大きく膨れ上がってしまった(資料によっては建設費用を約278億円とするものもあり、このうち京王の負担額は166億円とされている)。このようなコスト増大が、その後、相模中野までの延長が断念された一因になっている。
京王線新宿駅 - 橋本駅間で運行される座席指定列車。2018年2月22日実施のダイヤ改正から下り方向のみで運転を開始し、2019年2月22日実施のダイヤ改正からは上り列車京王線新宿行きの運行も開始された。途中停車駅は、京王永山駅・京王多摩センター駅・南大沢駅で、相模原線内の京王永山駅以西は特急・準特急・急行と同じ停車駅となるが、京王線新宿駅・明大前駅 - 京王永山駅間は全て通過する。車両は全て京王電鉄5000系のみで運転されている。橋本発新宿行きは、平日朝5時 - 8時台に5本が、土休日朝7時台に1本がそれぞれ運転される。新宿発橋本行きは、平日は16時40分発から17時40分発・18時20分発から23時20分発まで、土曜・休日は16時20分発から23時00分発まで約1時間間隔の運転となる。
乗車には座席指定券410円が必要となるが、下り列車については京王永山駅以遠の停車駅から乗車する場合は座席指定券無しでそのまま乗車できる。
1958年、相模原市が首都圏整備法で「開発区域」の指定を受けたことで、同市とその周辺は急速に工業地域、新興住宅地に変貌していった。そのなかで、当時の稲城町、多摩町、町田市、八王子市、相模原市、城山町、津久井町は、「京王帝都新路線建設促進実行委員会」を結成し、現在の相模原線の原型になるようなルートでの新線の建設を京王に強く働きかけた。一方で京王でも、当時多摩町で開発を進めていた「京王桜ケ丘住宅地」をさらに南側に拡大する形で、新たな住宅地開発をするとともに、そこに新線を敷設する構想があった。「第二桜ケ丘団地」と呼称されるこの住宅地開発の構想は、現在の多摩ニュータウン区域内にあたり、後述の理由により実現はしなかったものの、現在の多摩センター駅付近の「多摩ニュータウン多摩土地区画整理事業」が施行された場所で買収が進んでいたとされる。
1963年に京王は、多摩川支線を延長する免許を申請した。それは京王多摩川駅から多摩川を渡り、概ね現在の多摩ニュータウン区域を東西に横断して、橋本駅で横浜線と交差したのち、津久井湖の南側の相模中野に至るルートだった(調布 - 橋本間は複線、橋本 - 相模中野間は単線を想定)。この年には「多摩町で大規模な住宅団地」という見出しで、その後多摩ニュータウン計画に組み込まれて第一次入居が行われることになる諏訪団地・永山団地の開発計画が報道されていた。他社も京王の免許申請に呼応して同様のルートで、小田急電鉄は喜多見駅から分岐、西武鉄道は多摩川線を延長する形で免許申請を行った。