都営地下鉄三田線
4月:全線でATOによる自動運転を開始。 8月10日:全駅においてホームゲートの設置を完了。 9月22日:直通運転準備のダイヤ改正、同時にワンマン運転開始。ただし、三田 - 目黒間は非営業扱い。同日より東急車の運用を開始。 9月26日:三田 - 目黒間 (4.0 km) 開業(全線開業)。東急目黒線と相互直通運転開始。
2004年(平成16年)12月23日:臨時列車として、6300形電車を使用した「みなとみらい号」が東急東横線経由で横浜高速鉄道みなとみらい線元町・中華街駅まで運転される。以後2009年12月まで、祝日や夏休み期間を中心として断続的に運転された。
2006年(平成18年)9月25日:東急目黒線で急行列車の運転を開始。三田線内は各駅に停車。
2008年(平成20年)6月22日:東急目黒線武蔵小杉 - 日吉間延伸開業に伴い、相互直通運転を日吉まで延長。
2015年(平成27年)3月12日:白金台駅・白金高輪駅の発車メロディがリニューアルされる。両駅を管轄する東京メトロが南北線の発車メロディをリニューアルしたことによる。
2022年(令和4年) 5月11日:都営三田線全24駅のホームドア更新が、日比谷駅を最後に完了。 5月14日:6500形の運行を開始。一部列車で8両編成での運行を開始。
2023年(令和5年) 2月4日:三田線各駅の発車サイン音を3月18日のダイヤ改正までに順次リニューアル。 3月18日:東急新横浜線・相鉄線と相互直通運転開始。
6000形
10-000形(試作車)(開業前の走行試験)
東京都交通局(都営地下鉄)では第10号線(→都営地下鉄新宿線)用の車両として、1971年(昭和46年)に10-000形試作車を製作、電機子チョッパ制御や電気指令式ブレーキ、車内信号式自動列車制御装置(ATC)など当時最新の機器が搭載されたため、6号線(→都営地下鉄三田線)において性能確認試験が行われた。この当時、第10号線(→都営地下鉄新宿線)は建設中であったことから、三田線と新宿線では軌間が異なるが、10-000形試作車には6000形用の台車(軌間 1,067 mm)と主電動機を装着していた。
また、10号線(→都営地下鉄新宿線)では、乗務員の疲労軽減や安全性の向上を目的としてATOの導入を計画、10-000形試作車には三菱電機製の車上プログラム方式ATOが搭載された。1972年(昭和47年)初めから6号線(→都営地下鉄三田線)本蓮沼 - 志村三丁目間(南行線、約2 km)に10号線用の試作信号保安設備(車内信号式ATC含む)を併設し、終電後に線路閉鎖を行って各種試験・測定を行った。性能確認試験は、昼間時間帯には志村検車場(当時)で実施され、本線上で必要な走行試験はすべて前述の夜間終電後に実施した。走行試験は1971年(昭和46年)から1972年(昭和47年)まで、およそ2年間実施された。
6000形
10-000形(試作車)新宿線に転属後
1962年(昭和37年) 6月8日:都市交通審議会答申第6号において第6号線(西馬込 - 泉岳寺 - 大手町 - 巣鴨 - 志村間及び大和町(板橋区) - 上板橋間)が答申される。 8月29日:建設省告示第2187号により、前述の第6号線は都市計画第6号線(東京都市高速鉄道第6号線)として、都市計画が決定する。
1964年(昭和39年) 1月31日:都市交通審議会は前述の第6号答申の変更を行い、第6号線の大和町(板橋区) - 上板橋間の分岐線を廃止し、志村からさらに西進して埼玉県大和町(現・和光市)に延伸、第6号線は桐ケ谷 - 泉岳寺 - (現在の都営三田線ルート) - 志村 - 埼玉県大和町方面間とし、西馬込 - 泉岳寺間は第1号線に振り替えられる。 3月31日:東京都が、帝都高速度交通営団が所有していた巣鴨 - 大手町間の地方鉄道敷設免許譲受を申請。 4月10日:東京都が、泉岳寺 - 大手町間ならびに巣鴨 - 志村(現・高島平)間の地方鉄道敷設を申請。 12月16日:前述の路線ルート変更後の第6号線桐ケ谷 - 泉岳寺 - 志村 - 埼玉県大和町間(30.5 km)が都市計画路線の変更認可を受ける。 12月18日:3月と4月に申請した敷設免許の取得と免許譲受が許可され、東京都に志村(現・高島平) - 三田( - 泉岳寺)間の地方鉄道敷設免許が交付される。
1965年(昭和40年)12月11日:都営6号線建設工事開始。
1968年(昭和43年)12月27日:都営6号線として巣鴨 - 志村(現・高島平)間 (10.
目黒駅から東急目黒線・東急新横浜線を経由し、相鉄新横浜線の西谷駅より相鉄本線の海老名駅及び相鉄いずみ野線の湘南台駅まで相互直通運転を実施している。白金高輪駅を起・終点とする列車の大部分は同駅で埼玉高速鉄道線・南北線からの目黒方面発着の列車との接続がほとんどとられている。ラッシュ時には高島平駅を始発・終着とする列車(出・入庫列車)がある。2017年3月25日のダイヤ改正までは御成門駅折り返しもあった。
ATOを装備しており、基本的にATOを使用して自動運転を行っている。
2004年12月23日から2009年まで、臨時列車「みなとみらい号」が高島平駅 - 横浜高速鉄道みなとみらい線元町・中華街駅間で運行されていた。末期を除いて行楽シーズンに1 - 2か月に1回の割合で設定されていた。この列車には特製のヘッドマークを取り付けていた。三田線内は各駅停車であった。
大晦日の終夜運転を開業から1972年までと1986年以降実施している。2000年以降はこの時のみ目黒駅発着の列車が運転されている。また、2014年より水道橋駅が最寄りの東京ドームでのコンサートイベントへの対応として、一部時間帯で終夜運転列車を増発して以降は、新板橋駅発着(2014年度のみ)や1往復のみ三田駅発着の列車も設定されている(2014年度に設定開始。2014年度のみ新板橋駅発着、2015年度は高島平駅発着。2016年度、2017年度は南行西高島平駅発、北行高島平駅着で設定。目黒駅発着列車と同様に終夜運転のみの設定であり、芝公園駅南方の非常渡り線を使用して転線している)。なお、2016年度より終夜運転の本数が縮小され、これまで基本的に30分間隔(1時台のうち、三田駅発着列車が入る場合を除く)であったものを、午前2時台 - 4時台の間は1時間間隔に減便した。
9000系(6両編成)

9000系(5次車)
9000系(B修工事施工車)
9000系(1-4次車)