東海交通事業城北線
工事施行認可申請に際し、JR東海は当初の電化計画を断念して非電化にするなど、建設計画を見直した上で、100%出資の子会社(後の東海交通事業)を城北線の運営主体(旅客輸送面の担当)とし、借損金(賃借料の返済)はJR東海が肩代わりする方式を取った。これは、子会社による運営にすればJR東海の運賃体系に縛られず、独自の運賃が設定できることに加え、関連事業などで旅客収支のマイナスを補うことができるなどの利点があるためである。また、徹底した省力化のため駅を無人駅としたり、短編成の気動車を朝夕のラッシュ時で1時間2本程度走らせるなどの策を取った。また、須田社長は1991年に記者会見で「(城北線は)全線開業時に枇杷島駅で東海道線と接続し、勝川駅付近の高架化に併せて勝川駅でも中央線と接続させる」という方針を示したが、相互乗り入れ、電化は「全く考えていない。それだけのメリットがない」と表明していた。
小田井 - 尾張星の宮間は、稲沢方面の線路と立体交差させる構造で高架橋を建設したため、稲沢方面への連絡線設置準備施設(名古屋高速6号清須線の清須料金所付近)がある。該当区間では尾張星の宮側で上下線が分岐し、勝川方面の線路(上り線)が上昇し、高々架となる。この分岐点予定地からは現在の城北線から稲沢方面の複線が分岐し、城北線の上り線(勝川方面)をくぐるような構造で設計されており、一部は用地買収も行われたが、稲沢方面への分岐線は1987年(昭和62年)3月に事業廃止されたため、工事着工には至らなかった。また、瀬戸線の中央本線並行区間(高蔵寺 - 勝川間)は建設を凍結された。中央本線に並行する形で買収されていた瀬戸線の用地(複々線化用の用地)は国鉄分割民営化により、日本国有鉄道清算事業団(国鉄清算事業団)の所有となり、その後売却されている。
2010年 - 2016年の年始まで、年末年始の夕方以降には「城北線イルミ☆トレイン」として側面にイルミネーションを施した車両が定期運行されていた。使用していた車両のキハ11形200番台が運用を終了することから、2016年1月3日が最終運行となった。
このほかにも、利用促進策として、2012年から他の路線よりも上に立体交差する高架線の特性を活かし、交差する3路線(名鉄犬山線・地下鉄鶴舞線・名鉄小牧線)の車両を撮影する「とれいんWatchingトレイン」や、車内でコーヒーとサンドイッチで眺望を楽しむ「カフェトレイン」、車内をビアホール(夏季)・居酒屋(冬季)に見立てた「ビアトレイン」・「熱燗トレイン」の運行を実施している。
毎年6月に尾張西枇杷島まつり花火大会が開催される際には夜間に臨時列車が数往復増発される(祭り中止の際は運転されない)。