芝山鉄道線
3600形 - 2002年10月27日の開業時から2013年3月31日まで京成からリースしていた車両。先頭車が電動車ではなく付随車であることから、先頭車両は電動車と取り決めている京急線には直通しなかった。当時、日中の芝山鉄道線は京成車4両編成か6両編成での運行のため、8両編成でかつ京急線に入線できないこの車両は京成上野 - 成田空港間や京成佐倉 - 都営浅草線西馬込間を往復する運用が多く、自社線を走行するのは朝夕に限られた。
芝山鉄道3500形(帯色変更後)
芝山鉄道3600形
全列車が京成東成田線と相互直通運転を行っている。運転業務は京成に委託しており、東成田駅で乗務員交代は行われず京成の乗務員が芝山鉄道線内も乗務する。従って芝山鉄道に所属する乗務員はいない。
ラッシュ時などには京成本線・押上線、都営地下鉄浅草線、京急本線・空港線との相互直通運転を行う。日中は40分サイクルで京成成田 - 芝山千代田間を1編成(4両)が往復する形となる。2022年(令和4年)11月26日より、日中の4両編成の列車ではワンマン運転を行っている。
所要時間は京成成田 - 芝山千代田間が約10分、東成田 - 芝山千代田間は約4分である。なお、東成田 - 芝山千代田間の成田市木の根付近では、空港反対派の敷地「木の根ペンション」を半径160メートルの急曲線で迂回しているため、35 km/h制限で運転しており、所要時間は当初予定より1分ほど長くなっている。
芝山千代田行き列車の行先表示は、京成・都営・京急線内において内外の旅客にわかりやすくするため「芝山千代田」ではなく「(東成田)芝山」となっている。京成成田駅方面から東成田駅に到着した後もこの表示のまま本路線に入り、芝山千代田駅まで運転される。