横浜市営地下鉄ブルーライン
日中時間帯は30分あたり湘南台駅 - あざみ野駅間を直通する列車が2本、踊場駅 - あざみ野駅間と湘南台駅 - 新羽駅間の区間列車が各1本ずつ運行されている。
区間列車について踊場駅発着の普通は上永谷駅で快速の待ち合わせを、新羽駅発着の普通は始発・終着駅の新羽駅で快速と接続を取るため、快速通過駅と仲町台駅 - あざみ野駅間・中田駅 - 湘南台駅間の各駅へのアクセスも便宜が図られている。
日中を除く時間帯は全列車が普通となり、多くの列車があざみ野駅 - 湘南台駅間を直通して運転するが、早朝や深夜を中心に車庫のある新羽駅・上永谷駅を発着する入出庫列車が多数あり、平日に限ってはあざみ野駅 - 踊場駅間の区間列車も多数設定されている。そのほか早朝に横浜発あざみ野行きが1本、新横浜発湘南台行きが1本、深夜にあざみ野駅 - 新横浜駅間の区間列車3本(休日は1本)と湘南台駅 - 上大岡駅間の区間列車も1本設定されている。
また平日に1本、土休日に6本、あざみ野発の上永谷行き列車で、終点の上永谷駅で湘南台行きに接続するものが存在する。
車両の方向幕表示や駅構内の案内では青色■が主に使われるが、3色LED車両への配慮から緑色■とする場合もあり必ずしも統一されていない。
藤沢市内を通る区間は民有地の下の通過を避けるため、上段に本線が、下段に相鉄いずみ野線が乗る2段式のトンネルになっている。なお湘南台駅では、相鉄いずみ野線の倉見・平塚方面への延伸計画があるため、延伸先の地形を考慮して小田急江ノ島線湘南台駅西側の地下3階に相鉄いずみ野線が、東側の地下2階に本路線が配置されている。
港北ニュータウン計画の進展や4号線(グリーンライン)計画の見直しなどで、4号線との連絡駅はセンター北とセンター南の両駅に決まり、同線は南の中山駅に向かうこととなったため、3号線が代わりに元石川まで延伸することとなった。元石川駅の位置に関しては、東急側がたまプラーザ駅を強く主張したのに対し、横浜市は1977年に開業したあざみ野駅に固執した。結局3号線の終点はあざみ野駅となったが、開業後も長い間同駅には田園都市線の快速(1996年4月廃止)や急行が停車せず、日中は10分間隔の各停しかなく、地下鉄開業に伴って乗降客数が激増したため乗り換え駅としては不便な状態となっていた。しかし、横浜市からの要請を受け、藤が丘駅の上り通過線設置工事が完了した後に行われた2002年3月28日のダイヤ改正で田園都市線の急行が(2007年4月5日からは準急も)停車するようになり、改善が図られた。
新羽 - あざみ野間のみは、地下高速鉄道ではなくニュータウン鉄道としての補助金を受けて建設された。