西武新宿線
2000系・新2000系
6000系
10000系
20000系
30000系
40000系(所属は小手指車両基地)
001系(臨時列車・試運転・回送のみ)
4000系(臨時列車・試運転・回送のみ)
新2000系や6000系、9000系が導入される1990年代前半まで3ドア車の天下であった池袋線とは対照的に、1977年の2000系運転開始以来4ドア車の比率が高くなっており、2022年現在は特急を除く全ての列車が4ドア車で運転されている。2000系・新2000系の運用には様々な組み合わせが見られ、6両(2000系または新2000系)と4両(新2000系)を連結した10両編成や、8両(新2000系)と2両(2000系または新2000系)を連結した10両編成、4両2本(新2000系)を連結した8両編成といったパターンがある。8両以上の編成が検査に入り、車両が不足気味である際は朝ラッシュ時を中心に4両2本と2両を繋げた10両編成が見られることがある。池袋線で2両と8両を連結する際は2両を飯能方に連結するのに対し、新宿線では2両と8両、6両と4両を連結する場合、連結順序は一定していない。
2000系
新2000系
6000系
20000系
30000系
40000系
2019年(平成31年 / 令和元年) 3月16日 - 東村山駅周辺の高架化工事進捗に伴い、ダイヤ改正により国分寺線への直通運転を休止。 9月22日 - 傘のシェアリングサービス「アイカサ」を全29駅で開始。
2020年(令和2年) 3月14日 - 土休日の快速急行の運転が再開される。 4月8日 - 事業に必要な用地の取得状況により、中井駅 - 野方駅間連続立体交差事業の施行完了日を2021年3月31日から2027年3月31日に変更することを中野区が発表。
2022年度 - 2023年度(令和4年度 - 令和5年度) - 井荻駅 - 西武柳沢駅間連続立体交差事業認可取得予定。
2022年(令和4年)度第4四半期 - 東村山駅付近の下り線を高架に切り替える予定。事業調査計画変更前は、2021年度第4四半期の予定だった。
2024年(令和6年)度第4四半期 - 東村山駅付近の上り線を高架に切り替える予定。事業調査計画変更前は、2023年度第4四半期の予定だった。
2024年(令和6年)度 - 東村山駅付近連続立体交差事業完了予定。
2026年(令和8年)度第2四半期 - 中井駅 - 野方駅間を地下に切り替える予定。事業調査計画変更前は2020年度第2四半期の予定だった。
2027年(令和9年)3月31日 - 中井駅 - 野方駅間連続立体交差事業完了予定。
2036年度 - 2037年度(令和18年度 - 令和19年度) - 井荻駅 - 西武柳沢駅間連続立体交差事業完了予定。
東村山駅を出ると、西武園線としばらく併走する。やがて西武園線が左にそれ、住宅街ながらも緑の多い一帯を北に進む。盛土を走るようになると視界が開け、左に低い山並みを見ることができる。ここは八国山緑地と呼ばれ、映画『となりのトトロ』のモデルとなった場所でもある。埼玉県に入ってすぐ左に国際航空専門学校があり、小型航空機やヘリコプターを見ることができる。盛土が終わると所沢街道の秋津橋と、さらに池袋線が頭上で立体交差し、複雑な分岐器を通って、池袋線と接続し、特急「小江戸」も停車する、所沢駅に到着する。かつては駅手前の踏切の先で西武所沢車両工場へ引き込み線が分岐していた。
同駅は3面5線構造で、複雑な線路配置であるが、新宿線だけを見ると、基本的に相対式ホーム2面2線と言える。改良工事が終了し、駅舎やコンコースが拡大されたものの配線自体に大きな変化はない。
1923年の関東大震災により、都心から郊外鉄道沿線に移住する流れが起こり、郊外鉄道開業が相次ぐ。西武も独自の都心乗り入れを目指した。1916年に村山軽便鉄道の箱根ケ崎 - 吉祥寺間の免許を譲り受け、1922年には、淀橋 - 荻窪間を結ぶ西武軌道(のちの都電杉並線)を手中に収めた。こうして、かつての川越鉄道線と、西武軌道線を、村山軽便鉄道の免許線でつないで、川越 - 新宿間という、都心直結鉄道を作ることが目指されたが、西武軌道線は併用軌道で、高速運転には不向きであることから、この計画は放棄された。西武鉄道(旧)は、改めて別ルートでの都心乗り入れを目指し、1925年には井荻 - 高田馬場間、1926年には高田馬場 - 早稲田間の免許を得て、1927年4月16日に東村山駅 - 高田馬場駅間を村山線として複線・電化で開業するに至った。同時に川越線の東村山駅 - 川越駅間を電化し、現在と同じ高田馬場駅 - 川越駅間の直通運転を開始し、悲願の都心再乗り入れが果たされた。しかし、村山線は中央本線と武蔵野鉄道の中間地域を通過したため、輸送競争はさらに激化し、所沢駅を共用する武蔵野鉄道とは、社員間のトラブルが発生するほど険悪になった。しかし、第二次世界大戦期に行われた私鉄統合により、宿敵の武蔵野鉄道と合併して、現在の西武鉄道となり、両者の競争は終結した。
戦後の1952年、西武は国鉄新宿駅への乗り入れを目論んで、高田馬場から西武新宿駅へ延伸し、西武新宿駅 - 本川越駅を新宿線に改めた。一方、国鉄新宿駅への乗り入れは、予定地が手狭だったことから中止した。
輸送力増強のため、都内の一部区間の複々線化(地下方式)が計画されたが、バブル崩壊によって中止された。