東京メトロ千代田線
9000形 - 1978年(昭和53年)運用開始、1990年(平成2年)3月27日撤退。2006年までに廃車済み。 1000形 - 1989年(平成元年)に運用を開始したが、4000形の増備により、2010年(平成22年)に撤退。
9000形
1000形
103系1000番台 - 1970年(昭和45年)運用開始、1986年(昭和61年)撤退。105系に改造された転出車両を除き、廃車済み。 207系900番台 - 1986年(昭和61年)運用開始、2009年(平成21年)撤退。翌2010年(平成22年)廃車。 203系 - 1982年(昭和57年)運用開始、2011年(平成23年)9月撤退。廃車または海外譲渡済み。 209系1000番台 - 1999年(平成11年)運用開始、2018年(平成30年)撤退。小田急線直通非対応車で前面にサークルE表示を掲出していた。撤退後は、中央線快速に転出した。
103系1000番台
207系900番台
203系
209系1000番台
16000系 - 全区間で運行される。
05系 - 北綾瀬駅 - 綾瀬駅間のみで運行される。
16000系
05系
北千住駅 - 綾瀬駅間は、一定の要件を満たした場合に限り、運賃計算上、JR常磐線とみなす規定が置かれているため、同区間の相互発着となる運賃は150円(ICカード運賃は146円)となる特定運賃が設定されている。定期乗車券の運賃・発売区分もJRの制度に準じている(通学定期券は、中学生用・高校生用もある)。また、同区間とJR常磐線(亀有・松戸方面、JR南千住・三河島方面)に跨って利用する場合、同区間をJR線乗車区間と見なし、運賃計算上の接続駅も実際の路線区分上の接続駅と異なる。また、都区内パスや青春18きっぷ等JRの特別企画乗車券もこの区間に限り利用することが可能である。
このような事情のため、PASMO導入前の2002年からこの区間に限り東京メトロ(営団地下鉄)の路線ではあるがSuicaを利用でき、2013年の交通系ICカード全国相互利用サービスの前からICOCA・TOICA等Suicaと相互利用が可能なICカード乗車券もこの区間では利用が可能だった。過去にJR東日本で導入されていたイオカードもこの区間であれば利用でき、東京メトロ(営団地下鉄)で導入されていたパスネットも並行して利用可能だった。
定期列車は後述の特急ロマンスカー(メトロはこね・メトロえのしま・メトロモーニングウェイ・メトロホームウェイ)を除き、すべて各駅停車である。小田急線直通列車については、小田急線内での列車種別(各駅停車、準急、急行)で案内している。
現在運転されている営業列車は特急を除き、必ず綾瀬駅を通る。すなわち、代々木上原駅へ向かうA線はすべて北綾瀬・綾瀬発および常磐線からの直通であり、綾瀬駅へ向かうB線はすべて綾瀬駅まで運転されている。したがって、A線の途中駅始発やB線の途中駅止まりの列車は存在しない。
平日は朝夕ラッシュ時が約2 - 4分間隔、日中時間帯が約5分間隔で運行されており、朝には霞ケ関駅発着や明治神宮前行きの電車も少数運行されている。土曜・休日は朝晩を除き、終日約5分間隔で運行されている。
両端駅以外で列車の折り返しが可能なのは北千住駅・根津駅・湯島駅・大手町駅・霞ケ関駅・表参道駅・明治神宮前駅・代々木公園駅である。根津駅・表参道駅・代々木公園駅以外は各駅を発着する列車が設定されており、トラブルが発生した際、折返し運転ができるようにどの車両にも定期列車で行き先設定がない駅の方向幕もある。