京王相模原線
京王多摩川 - 京王よみうりランド駅間開業前の多摩川支線時代より運行されていたが、相模原線内は各駅に停車していた。1974年10月18日の京王よみうりランド駅 - 京王多摩センター駅間の開業時から1992年5月28日の初代特急運転開始時までは相模原線内でも快速運転をしていた(設定当時の停車駅は調布駅・京王多摩川駅・京王稲田堤駅・京王よみうりランド駅・京王永山駅・京王多摩センター駅)。1988年5月21日の京王多摩センター駅 - 南大沢駅間開業時は、快速は京王多摩センター駅発着、通勤快速は南大沢駅発着で、1990年3月30日に運転区間が橋本駅まで延長された後、1991年4月6日から南大沢駅が停車駅に加わった。特急の運転開始後は、現行の相模原線内各駅停車に改められている。
2013年2月21日までの日中・深夜と土曜・休日の深夜は京王線新宿駅発着で運行され、土曜・休日の朝と夕方以降は都営新宿線に直通し、大島駅・本八幡駅発着で運転されていた。このほか、平日の夕方以降には相模原線内急行・京王線内快速という列車もあった。基本は橋本駅発着だが、一部に若葉台駅・京王多摩センター駅発着もあり、一部の若葉台駅発着を除いて、橋本駅発着の各停との接続が行われていた。
京王多摩川 - 橋本間は、開通が1970年代以降と比較的新しいため、カーブが従来線より少ない。調布駅周辺の地下化工事の完了後は全線に渡って踏切が存在しない。
以前は調布駅で相模原線と京王線は相模原線上り線と京王線下り線が平面交差していたため同駅がダイヤ設定上のボトルネックとなっていたが前述の通り国領 - 西調布・京王多摩川間の地下化工事が完了し、調布駅は地下2層構造のホームとなり、ボトルネックが解消された。
京王永山 - 京王多摩センター間は小田急多摩線と併走する。小田原線の線路容量が逼迫していた小田急は、多摩線直通列車をほとんど設定していなかったために、多摩ニュータウンから都心への旅客輸送は京王がメインルートとなっていた時代が長かったが、その後の小田原線の複々線化の進捗に応じて多摩線から都心へ直通する速達列車を充実させ、競争力を高めた。
上述の路線免許申請により、橋本駅は相模中野方面への延伸を前提とした構造になっていて、延伸先の路線用地も所々に確保されていた。だがその後、延伸予定区間の路線免許は失効し、路線用地の多くは地元不動産会社に放出され、宅地開発された。中規模程度までではあるがマンション等の建造物も建てられたことから、現在の線路をそのまま延ばす形での相模中野方面への延伸は難しいと見られており、神奈川県鉄道輸送力増強促進会議の要望書に対して、京王は上下分離方式での延伸に含みを残すものの「単独での建設はきわめて困難」と回答している。