西武池袋線
練馬駅から西武有楽町線・東京メトロ副都心線・東急東横線を経由して横浜高速鉄道みなとみらい線の元町・中華街駅まで相互直通運転を実施している。副都心線に直通する列車はすべて東横線・みなとみらい線まで直通して武蔵小杉駅・菊名駅・横浜駅および元町・中華街駅発着となり、渋谷駅など副都心線内発着の列車は設定されない。これにより西武の車両は初めて神奈川県内でも運転されることになった。
池袋線内は小手指駅発着快速急行(練馬駅に停車、副都心線内急行、東横線・みなとみらい線内特急)が1時間に2本、石神井公園駅発各駅停車(副都心線内各駅停車、東横線・みなとみらい線内各駅停車)が2本、同駅着列車はうち1本は準急となる。
なお2022年3月12日のダイヤ改正で飯能発着の快速急行は土休日の一部のみとなった。
西武ドームでのイベント開催時には狭山線西武球場前駅発着の列車も運転される。その際、快速急行小手指駅行きを西武線内は快速として運転し、ひばりヶ丘駅で保谷駅から回送される同駅始発の快速急行小手指駅行きに乗り継ぐパターンが組まれ、ひばりヶ丘駅で快速急行小手指駅行きを待ち合わせる各停小手指駅行きは清瀬駅で快速西武球場前駅行きの待ち合わせとひばりヶ丘駅始発の快速急行の通過待ちをする。
停車駅 ... ●:停車、|:通過、↑:上り方向通過(通勤急行・通勤準急・飯能以西と練馬以東の快速急行のみ)、◎:東京メトロ線直通列車に限り停車、※:平日のみ停車、△:土休日のみ停車、○:臨時停車(特急は特急列車記事も参照、快速急行・急行は表下の注記参照)、☆:平日下りのみ停車・降車のみ客扱いでそれ以外は運転停車
各駅停車は各駅に停車。
線路 ... ||||:複々線区間、||:複線区間、◇:単線区間(列車交換可能)、|:単線区間(列車交換不可)、∧∧:ここより下は複々線(列車交換可能)、∧・∨∨:ここより下は複線(列車交換可能)、∨:ここより下は単線(列車交換可能)
駅番号は2013年3月までに順次導入された。
保谷駅は、一部が練馬区に跨っている。
東久留米駅と清瀬駅の間でわずかに埼玉県新座市を通るが、駅は設置されていない。
秋津駅は、一部が清瀬市・所沢市に跨っている。
元加治駅は、一部が飯能市に跨っている。
準急・快速・急行は12月の秩父夜祭開催時と春の芝桜のシーズン時には西武秩父駅まで延長運転される。
2013年から春の秩父芝桜および秋の巾着田の曼珠沙華開花時期に一部の快速急行や急行が秋津駅に臨時停車する。
2014年の入間基地航空祭開催時には東京メトロ副都心線・東急東横線直通の一部の快速急行が下りは快速、上りは急行(練馬駅に臨時停車)に種別変更して運行する。なお、2013年は一部の快速急行が稲荷山公園駅に臨時停車していた。
飯能駅 - 西武秩父駅間への快速急行の乗り入れは2022年3月改正以降の定期列車では設定されていないが、停車駅表にはそれ以降も記載されている。
2001年(平成13年) 3月4日 練馬 - 中村橋間で目白通りと交差部で逆立体化される。 12月6日 池袋 - 飯能間で唯一残っていた単線部分(飯能駅構内の350m)が複線化。名実ともに、池袋 ‐ 飯能間完全複線化。 12月15日 中村橋 - 練馬高野台間複々線化。
2003年(平成15年)3月12日 練馬 - 中村橋間複々線化。
2008年(平成20年)6月14日 西武有楽町線を介して東京メトロ副都心線と相互直通運転開始。
2010年(平成22年)4月1日 1枚のPASMO定期券で西武池袋線練馬 - 池袋間と西武有楽町線・東京メトロ有楽町線・東京メトロ副都心線練馬 - 小竹向原 - 池袋間が利用できる特殊連絡定期券「だぶるーと」の発売が開始される。
2011年(平成23年) 3月14日 同月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による発電所の停止に伴う電力供給逼迫のため、東京電力が輪番停電(計画停電)を実施。これに伴い、この日から東京メトロ有楽町線・東京メトロ副都心線との相互直通運転・秩父鉄道秩父本線との直通運転が休止され、特急レッドアローの運転が休止される。 4月1日 東京メトロ有楽町線・東京メトロ副都心線との相互直通運転および特急レッドアローの運転が再開される。
2012年(平成24年) 6月30日 石神井公園駅ホーム全面供用開始(同年6月23日)に伴い、ダイヤ改正。練馬高野台発着の列車を石神井公園発着とし、下りの通勤準急を廃止。 11月18日 練馬高野台 - 石神井公園間複々線化。
2013年(平成25年)3月16日 西武有楽町線・東京メトロ副都心線を介して東急東横線・横浜高速鉄道みなとみらい線との相互直通運転を開始。横浜方面発着の快速急行が練馬駅停車となる。
2015年(平成27年) 1月25日 石神井公園 - 大泉学園付近 高架化完成。 4月15日 池袋線開業100周年を迎える。各種記念イベントを開催。
2016年(平成28年) 3月26日 日中の飯能駅・小手指駅 - 元町・中華街駅間直通列車のうち、池袋線・西武有楽町線で快速急行、東京メトロ副都心線で急行、東急東横線・横浜高速鉄道みなとみらい線で特急として運転される列車に「Fライナー」の愛称が付けられる。同時に副都心線内急行が同線明治神宮前駅に全日停車開始。2日後の3月28日より、平日ラッシュ時同駅通過の列車が副都心線内通勤急行となる。 4月17日 観光列車「旅するレストラン 52席の至福」運転開始。
2017年(平成29年)3月25日 40000系営業運転開始。同車両を用いて西武秩父線 - 池袋線 - 有楽町線・副都心線 - 東横線 - みなとみらい線直通の有料座席指定列車「S-TRAIN」運転開始。
2019年(平成31年)3月16日 001系「Laview」が特急で営業運転開始。
2023年(令和5年)9月16日 運行管理システム「セムトラック」が約18年ぶりに更新され、駅の放送案内に列車接近時の英語放送や優等列車の停車駅案内、列車遅延情報が追加される。これに伴い優等列車の次駅案内が廃止された。