川越線
2014年運転の臨時快速「おさんぽ川越号」(土浦駅 - 川越駅)にて使用。5両編成、勝田車両センター所属。
キハ10系の登場前に使用されていた。
同時に、川越線は大宮駅 - 日進駅間が複線化されるとともに、川越駅以西も含む全線が電化された。埼京線と川越線との直通運転は、埼京線の車両基地を、川越線の南古谷駅付近に新設したことに伴う(川越電車区、現在の川越車両センター)。埼京線は、当初は大宮駅以北を高崎線と併走させる計画であったが、埼京線区間に車両基地を設置する用地が確保できず、川越線沿線に車両基地を求めることとなった。これに伴い、川越線は都市近郊の通勤路線としての性格を強めることとなり、利用客もさらに増加した。
2002年には埼京線を介して東京臨海高速鉄道りんかい線との直通運転を開始し、相鉄線直通列車として2019年には埼京線・相鉄新横浜線を介して相模鉄道本線と相互直通運転を開始した。
一方川越線は、都市近郊の通勤路線としての性格が強いにもかかわらず、大宮駅 - 日進駅の1駅間を除くほぼ全線が依然として単線であり、運行本数も日中毎時3往復と少ない状態にある(ただし、平日朝の指扇駅 - 大宮駅間の上りのみは最大8本)。電化以後の大きな路線改良は、2009年開業の西大宮駅に行き違い設備が造られたのみである。
2015年には、利用客が微増傾向にあるにもかかわらず、川越駅 - 高麗川駅の日中時間帯が毎時3往復から2往復へと、五日市線・青梅線とともに減便となり、戦中戦後の混乱期を除いた国鉄時代を含め首都圏郊外路線で初の本数減となり、さらに2019年のダイヤ改正では相鉄線との直通運転が開始された一方で、大宮駅 - 川越駅間で朝夕に減便した。
電化後は、すべて4ドアの通勤形電車が使用されている。他社車両である70-000形を除き、川越車両センターに所属する車両が運用されている。大宮駅 - 川越駅間は埼京線・東京臨海高速鉄道りんかい線と共通の車両が使われ、川越駅 - 高麗川駅間は八高線と共通で、半自動扉などの寒冷地対策を実施した車両が使われる。また、相鉄12000系が試運転や川越車両センターまつりの際に入線しているが、営業運転での入線実績はない。
大宮駅 - 川越駅間(10両編成) E233系7000番台:後述の205系を置き換えるため、2013年6月30日より運用を開始した 。車体の帯色は埼京線の車体色である緑(■)。拡幅車体で定員は205系より約1割増加するため、6扉車は連結していない。 東京臨海高速鉄道70-000形(東臨運輸区所属):車体の帯色はエメラルドグリーンと青(■■)。
川越駅 - 高麗川駅間(4両編成):車体の帯色はオレンジとウグイス色(■■)。 209系3500番台 E231系3000番台
E233系7000番台(2022年1月27日)
東京臨海高速鉄道70-000形(2023年6月16日)
E231系3000番台
209系3500番台