東京メトロ有楽町線
小田急電鉄所属の60000形「MSE」により小田急線と千代田線を直通する特急ロマンスカーの一部を、「ベイリゾート」として年間30日程度、千代田線北千住駅から当路線の新木場駅に行き先・始発駅を変更して運転していた。
有楽町線桜田門駅と千代田線霞ケ関駅間を結ぶ連絡線(詳しくは後述)を経由し、霞ケ関駅で方向転換を行う。有楽町線内では豊洲駅と新木場駅のみに停車する。
2011年9月25日以降運行を休止していたが、2012年3月17日のダイヤ改正で運行中止となった。
2015年6月5日・6日には、西武鉄道が新木場駅近くにあるSTUDIO COASTで開催されるクラブイベントageHaとタイアップし、日本初の列車内EDMイベント臨時列車「ageHa TRAIN」が運転された。
西武有楽町線練馬駅→新木場駅間運転。途中停車駅なし。
西武6000系6151Fで運行。
往路(1号):東武東上線内は各駅停車、当線内は和光市 - 池袋間全て通過、池袋 - 新木場間各駅停車(2003年度までは和光市 - 新木場間が急行運転となり途中小竹向原・池袋・飯田橋・永田町・有楽町・月島・豊洲に停車していた)。 停車駅(2004年度):川越市駅から和光市駅までの各駅→有楽町線池袋駅から新木場駅までの各駅 復路(2号):当線・東武東上線内とも各駅停車。 2006年度は3年ぶりの往復運転となり、往路(1号)は東武東上線内も急行運転(森林公園駅から川越までの各駅→ふじみ野駅→志木駅→朝霞台駅→和光市駅)で、当線内は2003年度までと同一の停車駅で運行される予定であった。
ドラゴン号 小田急多摩線唐木田駅 - 新木場駅間運転。小田急線内は多摩急行、千代田線および当線内は急行扱い。 2005年度は小田急小田原線相模大野駅 - 新木場駅間に運転し、小田急線内を快速急行で運転した。 06系または6000系で運行。両形式とも新木場行の行先表示がないため、「新木場」と表記された方向板を付けて運転する。 停車駅:唐木田駅→小田急多摩センター駅→小田急永山駅→栗平駅→新百合ヶ丘駅→登戸駅→成城学園前駅→経堂駅→下北沢駅→代々木上原駅→表参道駅→有楽町駅→月島駅→豊洲駅→新木場駅(2005年度は相模大野駅→町田駅→新百合ヶ丘駅→下北沢駅→代々木上原駅→表参道駅→有楽町駅→月島駅→豊洲駅→新木場駅)