東京メトロ副都心線
この相互直通運転開始は東横線渋谷駅 - 代官山駅間の地下化にあわせて行われ、副都心線渋谷駅は開業当初から東京急行電鉄(当時、以下「東急電鉄」)の100%子会社である東急レールウェイサービスが東急田園都市線(半蔵門線)の駅と一体的に駅管理業務を行っている。駅構内の旅客向け案内板や発車標などは東急仕様であるが、接近放送と発車メロディは東京地下鉄のものが使用されていた。現在でも副都心線として出発する電車には東京地下鉄仕様の発車メロディと注意喚起放送が使われている。
副都心線との相互直通運転開始以前の東横線とみなとみらい線はすべての列車が8両編成であったが、副都心線への乗り入れを機に速達列車(特急・通勤特急・急行)を一部列車を除き10両編成に増強するため、東横線とみなとみらい線の速達列車停車駅では10両編成の列車が停車できるようにホーム延伸工事を行った。ただし、各駅停車は従来通り8両編成での運転となる。副都心線開業当初から各駅停車に8両編成の運用が存在していたのはこのためである。
空港連絡鉄道として検討されている蒲蒲線(新空港線)について大田区が作成したパンフレットでは、東横線・東急多摩川線を介して副都心線と京急蒲田駅方面と直通運転が可能となる旨の記述がある。
副都心線の急行・通勤急行は全列車10両編成、各駅停車は大部分が8両編成である。10両編成と8両編成では停止位置が異なることから、駅の時刻表・発車標・接近放送では列車の編成両数も案内されている。また、乗り入れ先である渋谷駅からの東急東横線、東急線経由での相鉄線(東急新横浜線、相鉄新横浜線経由相鉄本線、いずみ野線)、小竹向原駅からの西武線(西武有楽町線経由池袋線)、和光市駅からの東武東上線内において種別が変わる列車が多数設定されているため、乗り入れ先の路線内の種別も案内される。
副都心線の終点である渋谷駅からは和光市発の終電を除き全列車が東急東横線に乗り入れる。そのうち大半の列車は東横線の終着駅である横浜駅から先、横浜高速鉄道みなとみらい線元町・中華街駅、または日吉駅から東急新横浜線、相鉄新横浜線、相鉄本線、いずみ野線を経由して湘南台駅(朝夕は海老名駅)まで乗り入れる。なお、東横線・みなとみらい線には副都心線に乗り入れない列車(渋谷駅折り返し)が終日にわたり多数設定されている。
日中は30分サイクルのパターンダイヤで運行されている。その間に急行が15分間隔で2本、各駅停車は間隔不定で5本あり、このうち1本は池袋駅で東横線方面に折り返す。
日中の運行パターンは下表のとおり。参考のため、和光市 - 小竹向原の線路共用区間を走る有楽町線の列車も記載する。
開業当初から小竹向原駅 - 渋谷駅間でATOによるワンマン運転を実施しており、2015年3月28日から和光市駅 - 小竹向原駅間もワンマン運転を実施している。なお、10両編成でのワンマン運転は本路線が日本国内では初めてである(8両編成までのワンマン運転は都営大江戸線などの例がある)。
また、小竹向原駅 - 渋谷駅間では開業時から京三製作所製のハーフハイトタイプのホームドアが設置されていた(小竹向原と池袋では2008年4月1日使用開始)。その後、地下鉄成増駅 - 氷川台駅間にも2010年10月までにホームドアが設置された後、和光市駅にも2012年4月に設置(同年7月7日使用開始)され、全駅にホームドアが設置された。東京地下鉄におけるホームドア採用例は南北線、千代田線支線(北綾瀬線)、丸ノ内線分岐線に次ぐ4路線目である。
副都心線は南北線とは異なり、車両がホームドアの設置を考慮したものではなく、車両によってドアの位置が多少異なるという難点があり、ドア位置の異なる車種へ対応するため、ホームドア開口幅は2,480 mmと大きいものとなった。ホームドアの最も長いもので片側1,680 mmとなり、従来の片側戸袋部分にドアが収納できないことから、収納時のホームドアが戸袋部で重なる方式となった。ホームドアは大中小3種類の大きさがある。
車両とホームとの隙間が大きい駅では可動式ステップを設置している。これは列車が到着し、開扉時に自動でステップが張り出すもので、ホームドアが閉扉されるとステップも自動で収納される。また、この可動ステップが張り出しているときはATCにより、停止信号を現示し、列車が発車できないように制御されている。
その後、有楽町線池袋以西の混雑緩和のため、第13号線小竹向原 - 池袋間を先行して開業することが決定され、1992年(平成4年)5月から1994年(平成6年)10月にかけて下段トンネル内の清掃、漏水処理、連結送水管の設置、(新線)池袋駅にエレベーター、エスカレーターの設置や出入口の構築、電気工事等を行い、1994年(平成6年)12月7日に有楽町線新線として開業することになった(この区間の開業式では「有楽町線複々線 小竹向原 - 池袋開通」と書かれていた)。この開業時点では千川駅・要町駅のホームは未開業で全列車通過とされ、第13号線の池袋駅は新線池袋駅と呼称することになった。また、この時より路線図や池袋駅の案内サイン類にてブラウンのラインカラーが使用されている。
この区間は小竹向原 - 新線池袋間をノンストップで走り、有楽町線本線よりも2分短い4分で走っていた。運転本数は朝ラッシュ時で1時間あたり6本(約10分間隔)、平日の日中および土休日は1時間あたり4本(約15分間隔)で運転していた。営業キロは2.96 kmであり、最小曲線は240 m、最急勾配は35‰である。