阪急千里線
千里線内では柴島駅を通過するが、これが千里線で通過列車が設定されている唯一の駅である。Osaka Metroの車両は京都本線高槻市駅以遠には原則として乗り入れないため、全列車阪急車両が使用される。
堺筋線との相互直通運転を行う前までは天神橋駅(現在の天神橋筋六丁目駅) - 阪急京都駅(現在の大宮駅)間の普通列車も運転されていた(のちに河原町駅〈現在の京都河原町駅〉まで延長)。この運転系統は一時期まったく運行されていなかったが、2011年5月14日のダイヤ改正から天下茶屋発河原町行きの普通列車が設定され、2019年1月19日のダイヤ改正からは京都河原町発天下茶屋行きの普通列車も設定されたため、上下ともこの運行系統は復活している。
2007年3月17日のダイヤ改正前は堺筋準急に代わって急行(堺筋急行)、快速急行(堺筋快速急行)として運転されていた。また、1956年4月までは京都本線の大阪側ターミナルが天神橋駅であったことから、天神橋駅 - 淡路駅間では特急も運転されていた。1959年に同区間が千里山線・千里線の所属になってからは、定期の特急の設定はない。
合併後の1944年4月より、宝塚本線に乗り入れる形で梅田(現在の大阪梅田)発着の京都方面急行列車が設定される。京阪が再発足して分離した1949年12月の時点では、新京阪線の名称を京都線と改めただけで、各路線の区間には変更がなかった。しかし、第二次世界大戦後の1956年には京都本線の特急は全列車が梅田発着になり、実質的に十三線が本線として扱われるようになっていた。1959年に、梅田駅 - 十三駅間に京都本線用の線路が敷設(手続き上は北野線の再開および宝塚線の増設という扱い)された際に、十三駅 - 淡路駅間が京都本線、天神橋駅 - 淡路駅間が千里山線に所属が変更された。
1960年、千里山駅の北方で開発が計画されていた千里ニュータウンへの交通手段として、千里山線の延長を大阪府から要請された。京阪神急行電鉄は府が要望した千里山駅から南地区センター付近までに加えて、宝塚線の混雑緩和を目的として箕面線桜井駅まで延長する計画を持っていた。1961年12月に千里山延長線(千里山駅 - 桜井駅間)の敷設免許を取得し、翌1962年8月に千里山駅 - 新千里山駅(南地区センター付近、現在の南千里駅)間を第1期工事として着工、1963年8月に開業した。
すべての駅で堺筋線天下茶屋駅経由・南海空港線関西空港駅までの連絡乗車券が発売されている。さらに2011年5月14日からは、線内では北端の北千里駅ならびに京都本線と接続する淡路駅の2駅のみではあるが、既存の関西空港駅までの連絡乗車券よりもさらに割安な「関空アクセスきっぷ」も発売していたが、2023年9月30日に発売を終了した。
南海高野線のフリー乗車券「高野山1dayチケット」の阪急発売分の場合は、阪急・Osaka Metroも乗り放題になるため、南海高野線へのアクセスは天下茶屋駅経由のほか大阪梅田駅経由なども選択可能である。
新千里山駅からは北西に向かい、中央地区センター付近を経由して桜井駅に至る経路をとる計画であったが、府は新千里山駅の北方向に位置する北地区センター付近を経由するよう要望した。千里ニュータウン内では東部のみを通ることになる上、宝塚線の輸送改善としては遠回りになることからこれに抵抗し、北地区センター付近へは別で敷設免許を取得してこれを支線とする計画に落ち着いた。1965年1月に新千里山駅 - 北千里山駅(北地区センター付近、北千里駅として開業)間の敷設免許を取得し、同年12月に着工、1967年3月に開通した。開通と同時に路線名を千里線に、新千里山駅を南千里駅に改称した。北千里駅では日本初の本格的な自動改札機が導入された。 一方で、大阪市は1963年に地下鉄1号線(現在のOsaka Metro御堂筋線)を千里ニュータウンまで延長する計画を策定していた。この計画路線は日本万国博覧会(大阪万博)に合わせて整備されることになったが、協議の末、京阪神急行電鉄が中心となって設立した北大阪急行電鉄が大阪市外の江坂駅以北の建設運営を担うこととなった。これにより中央地区センター付近に鉄道が乗り入れることとなり、1970年に千里中央駅が開業している。その後、桜井駅に至る敷設免許は、宝塚線の輸送力が増強されたことなどから1972年12月に破棄された。
京阪神急行電鉄は1950年代後半に天神橋駅から国鉄天満駅への延長を計画していた。