西武新宿線
中野区議会は2015年3月9日に、中井駅 - 野方駅間の地下化工事に合わせた、東京メトロ東西線との相互直通運転に関する資料を公開した。現状の高田馬場駅は、新宿線ホームが地上2階に対し、東西線ホームが地下2階にあるため、乗り換えに多くの時間を費やすこと、さらには、高田馬場駅利用者にはJR山手線に乗り換える人もいるため、ラッシュ時に相当混雑していることなど、多くの問題を抱えていることなどを理由として、東西線との相互直通運転についても「実現に向け取り組んでいく」としている。
2020年9月に行われた東洋経済新報によるインタビューでも西武鉄道社長の喜多村樹美男は当線が西武新宿駅止まりなので沿線から都心に向かう乗客からの不満の声が多いとした上で、「新宿線の都心乗り入れのために東京メトロ東西線乗り入れなどといった様々な選択肢を検討している」と語っており、相互直通運転について、東京メトロなどと調整していることを明らかにしている。
ただし終端については東村山駅構内までではなく、所沢駅の南側で池袋線をアンダークロスする地点まで設置されている。
は、旧川越鉄道時代に設置されたもので、歴史的な経緯上、本川越駅を0kmとして設置され、東村山駅からは国分寺線国分寺駅に向かってへ連続して打たれている(このため国分寺線のキロポストは全て本川越駅からの通算距離を示している)。ただし本川越駅の0kmポストは駅改良工事などの関係で現存しておらず、実際のポストは0.3kmからとなっている。また、名目上は本川越駅 - 東村山駅 - 国分寺駅と連続しているが、実際には所沢駅南側の19.5kmポストから東村山駅構内(21.9km)まで一旦ポストが中断している。この中断の開始地点は2.の高田馬場駅起点のキロポストが打ち止めとなる地点のすぐそばにあたり、わずかな区間が重複するものの、実質的にここでキロポストが切り替わっている。
鷺ノ宮駅を出ると、その西側の踏切で中杉通りと平面交差する。その先で少し右にカーブした後は、多少のアップダウンこそあれど、比較的線形が良くなる。かつて存在した西鷺宮駅の跡地を通りすぎると、下井草駅に着く。
下井草駅を出ると、車窓ではちらほらと畑が見え、少し左へカーブすると鷺ノ宮駅 - 上石神井駅間では唯一の、1本の通過線を有する井荻駅に着く。
井荻駅を出るとすぐに環八通りと立体交差するが、電車から見える高架橋以外に地下トンネル(井荻トンネル)でも交差している。その後中線が合流し、ほどなく上井草駅に着く。
上井草駅を出ると、この付近からは住宅の密集度が低くなり、景観が武蔵野らしくなってくる。千川通りを踏切で平面交差した先に、上石神井車両基地が南に広がり、複雑な分岐器を越えると島式ホーム2面3線の上石神井駅に到着する。
同駅のホームや階段は狭隘で、ホーム端はすぐ踏切となる。なお、同駅付近で東京外環自動車道が交差する計画である。
ほぼ終日にわたり、下り列車の拝島・本川越方面行きは鷺ノ宮駅・上石神井駅・東村山駅・新所沢駅のいずれかで(拝島方面行は朝夕のみ)、また本川越・拝島方面からの上り列車は新所沢駅・東村山駅のいずれかで特急に抜かれる。
西武ドームでの野球等イベント開催時には、平日ナイターでは西武新宿駅 - 所沢駅 - 池袋線西所沢駅 - 狭山線西武球場前駅間の臨時列車が、土休日デーゲーム他不定期に西武新宿駅 - 小平駅 - 拝島線萩山駅 - 多摩湖線多摩湖駅間の臨時列車が運転される(多摩湖駅から山口線乗り換えで西武球場前駅)。
1993年のダイヤ改正以前は、平日朝ラッシュ時の上りに限り通常の急行以外に、田無駅 - 高田馬場駅間で途中、上石神井駅にのみ停車する急行(本川越駅発)と、鷺ノ宮駅にのみ停車する急行(拝島駅・西武遊園地駅〈現:多摩湖駅〉発)が運転されていた。停車駅こそ違ったが、どの種別も一括して「急行」と呼称され不明確であったため、ダイヤ改正後は前者を通勤急行、後者を快速と呼称するようになった。
かつては萩山駅で連結・切り離し作業を行う列車(西武新宿駅寄り4両が西武遊園地駅発、拝島駅寄り6両が拝島駅発)も存在していたが、2013年3月15日を以って運行を終了した。2016年3月21日までの土休日は西武遊園地駅発着の列車もあり、この列車は多摩湖線のホーム有効長の関係上8両編成で運転されていた。2016年3月26日実施のダイヤ改正で、西武ドームにおけるプロ野球試合開催日や夏休みなどの不定期運転に格下げされ、上りは2本とも田無駅始発を延長して不定期的に運転する形を取った。
種別色は朱色・赤文字である。
これを補完する目的で、日中時間帯に毎時1本運転されていた西武新宿駅 - 新所沢駅間の区間運転は本川越駅発着となり、新宿線の全線運転は毎時3本に変更された。国分寺線は各駅のホーム有効長が6両編成のため、直通列車は6両編成で運転されていた。
以前は「普通」と称していた。2008年4月頃まで駅の案内表や案内では、「準急」以上の列車の各駅停車区間も含めて「各駅停車」「各停」として案内されていたが、列車に表示される種別表記は「普通」となっていた。だが、30000系や新2000系更新車に搭載されたフルカラーLED表示器において「各停」の表記がなされるようになったのを皮切りに、「各停」の表記を行うようになった。
かつては西武園駅発西武新宿駅行きの列車も運転されていたが、2011年12月24日に東村山駅で脱線事故が発生し、その後運転が休止された。また2012年6月30日のダイヤ改正までは萩山駅で切り離しする10両編成の上石神井駅発拝島駅・西武遊園地駅(現:多摩湖駅)行きも存在した。
種別色は灰色である。