千代田線（ちよだせん）は、東京都足立区の北綾瀬駅から渋谷区の代々木上原駅までを結ぶ、東京地下鉄（東京メトロ）の鉄道路線である。『鉄道要覧』における名称は9号線千代田線。
車体および路線図や乗り換え案内で使用されるラインカラーは「グリーン」（、緑）、路線記号はC。
旅客案内上は北綾瀬駅 - 代々木上原駅間を一体の路線として扱っている千代田線/C 東京地下鉄（2024年1月15日閲覧）営業状況 東京地下鉄（2024年1月15日閲覧）一方、綾瀬駅を境に北綾瀬駅方面と代々木上原駅方面を分けて扱う資料も存在する。『鉄道要覧』においては令和4年（2022年）度版から北綾瀬駅 - 代々木上原駅間の路線として記載されている『令和4年度 鉄道要覧』電気車研究会・鉄道図書刊行会、p.112が、それ以前は綾瀬駅を起点に北綾瀬駅までと代々木上原駅までの区間が分けて記載されていた『令和3年度 鉄道要覧』電気車研究会・鉄道図書刊行会、p.111。
概要 1962年（昭和37年）6月8日の都市交通審議会答申第6号において、東京8号線が「喜多見方面より原宿、永田町、日比谷、池ノ端及び日暮里の各方面を経て松戸方面に向かう路線」として答申された東京地下鉄道千代田線建設史、pp.21 - 26。都市交通審議会答申第6号では、第6号線（都営三田線）、第7号線（南北線）、第8号線（後に第9号線へ改番し千代田線）、第9号線（後に第12号線へ改番し大江戸線）、第10号線（後に第8号線へ改番し有楽町線）が答申された。。
同年8月29日の建設省告示第2187号で改訂された「東京都市計画高速鉄道網」（都市計画）では現在の有楽町線が先に「都市計画第8号線」に決定したことに伴い、都市交通審議会答申第6号の東京8号線は東京9号線へ改番されるものの、線形や経過地について引き続き検討するものとして、都市計画は保留とされた。その後、1964年（昭和39年）1月の改訂で都市計画9号線は日暮里を経由し松戸方面に向かう経過地について、西日暮里、町屋、北千住を経て常磐線に接続し、綾瀬以遠は常磐線を線増することが示されたほか、3月の改訂で喜多見方面から原宿までの経過地について喜多見 - 代々木上原間は小田急線を線増することが示された。当初の計画では、千代田線は喜多見駅から小田急線とは別線を建設し、世田谷通り地下を通って若林、駒場を経由して原宿へ至るルートであったが、小田急線と競合するなど難点があることから、喜多見駅より小田急線を線増して代々木上原駅で分離する現在のルートに落ち着いた東京地下鉄道千代田線建設史、pp.33 - 35。。
そして、同年12月16日の建設省告示第3379号において、告示第2187号の東京9号線は都市計画第9号線（正式には東京都市高速鉄道第9号線）として確定し、喜多見 - 綾瀬間（32.5 km）の都市計画が決定した。ただし、1968年（昭和43年）4月の答申第10号まで都市交通審議会上は東京9号線、都市計画路線上は第9号線となっていた。
東京都交通局担当の第6号線（都営三田線）に引き続き第9号線が着工されることとなった。第7号線（東京メトロ南北線）や第8号線（有楽町線）より先に着工されたのは、三河島事故で限界に達していた常磐線の混雑解消のためであった。
1972年（昭和47年）3月1日の都市交通審議会答申第15号では、小田急線側に橋本 - 多摩ニュータウン中央 - 新百合ヶ丘 - 登戸 - 喜多見間が加えられ、新百合ヶ丘 - 代々木上原間は小田急線を複々線化を行うものとされた東京地下鉄道千代田線建設史、pp.178 - 179。。これは小田急側の多摩線建設に伴うもので、営団地下鉄では小田急線との直通運転を新百合ヶ丘までと想定していたが、小田急側の主張により本厚木までとされた。このうち、代々木上原 - 綾瀬間が千代田線として1969年（昭和44年）から1978年（昭和53年）にかけて順次開業している。
綾瀬 - 北綾瀬間は元々車両基地（綾瀬車両基地）への回送線として建設された区間で、前記の答申・計画には含まれていないが、車両基地周辺住民の要望を受け、1979年（昭和54年）に旅客開業したこのように、元々あった回送線を地元要望によって旅客化した路線は、このほかにもJR西日本の博多南線がある。。
綾瀬駅からは常磐緩行線、代々木上原駅からは小田急小田原線および同線経由で小田急多摩線と直通運転を行っている。北千住駅以西では地下鉄としては珍しく、座席指定の有料特急列車である「小田急ロマンスカー」が地下鉄線内の一部の駅と箱根湯本駅・片瀬江ノ島駅を結んでいる。
北千住 - 綾瀬間は、運賃計算上は常磐線との重複区間で、運賃などの扱いが異なる（後述）。連絡乗車券は、直通するJR東日本（北千住接続、常磐線亀有 - 取手間、他に一部武蔵野線）・小田急電鉄（代々木上原接続、南新宿 - 代々木八幡間、東北沢 - 小田原・片瀬江ノ島・唐木田間および、小田急箱根箱根湯本）の他に東武鉄道への連絡乗車券も発売している（北千住接続）。
千代田線は代々木上原 - 綾瀬間と綾瀬 - 北綾瀬間で運行系統が分けられていたが、路線案内上は本線・支線の区別はなく、駅ナンバリングの番号は設定当初から代々木上原駅から北綾瀬駅まで通しで付番されている。なお、2019年3月16日のダイヤ改正で、北綾瀬駅のホームが10両編成分へ延長されたことに伴い北綾瀬駅から代々木上原方面までの直通運転が実施されるようになった。
東京都内の地下鉄路線では、東京メトロ南北線、東京メトロ副都心線、都営地下鉄三田線とともに中央区を通らない路線である。また、東京都内の地下鉄路線で唯一都営地下鉄大江戸線との乗換駅がない。
名称 路線名の由来は、新御茶ノ水駅から国会議事堂前駅まで千代田区内を貫通するように走ることから。
本路線の名称は、東京メトロの前身の帝都高速度交通営団時代に初めて職員より募集を行ったもので東京地下鉄道千代田線建設史、p.61。、応募された路線名称は1,443点、205線名に及んだ。審査の結果、応募数が208名と最も多かった「千代田線」が選ばれた。「大手町線」「南北線」などの候補もあった。
路線データ
路線距離（営業キロ）：24.0 km 綾瀬駅 - 代々木上原駅間 21.9 km 綾瀬駅 - 北綾瀬駅間 2.1 km 軌間：1,067 mm 駅数：20駅（起終点駅含む） 複線区間：全線 綾瀬駅 - 北綾瀬駅間は回送線兼用であり、回送列車としては双単線運用 電化区間：全線（直流1500 V架空電車線方式） 閉塞方式：車内信号閉塞式 保安装置：新CS-ATC・ATO（全線） 列車無線方式：誘導無線 (IR) 方式、デジタル空間波無線 (D-SR) 方式（併用） 最高速度：綾瀬 - 代々木上原間 80 km/h・綾瀬 - 北綾瀬間 60 km/h 平均速度：綾瀬 - 代々木上原間 42.2 km/h・綾瀬 - 北綾瀬間 31.5 km/h（2021年4月1日現在） 表定速度：綾瀬 - 代々木上原間 34.4 km/h・綾瀬 - 北綾瀬間 31.5 km/h（2021年4月1日現在） 全線所要時分：綾瀬 - 代々木上原間 39分30秒・綾瀬 - 北綾瀬間 4分00秒（2021年4月1日現在） 車両基地：綾瀬検車区・綾瀬工場 地上区間：北綾瀬 - 綾瀬 - 北千住間（2.27 km）・代々木上原駅付近（約640 m）
建設工法 本路線の地下区間は、開削工法とシールド工法によって建設された東京地下鉄道千代田線建設史、pp.491 - 500。。割合は開削工法が約8割、シールド工法が約2割である。
特徴的な開削工法の区間として 町屋駅から根津駅にかけては地上を通る都道313号（尾竹橋通り）・都道457号（道灌山通り）・都道437号（不忍通り）の幅が十分でないことから、途中の西日暮里駅、千駄木駅を含めて上下2層の駅間トンネル・駅構造となっている東京地下鉄道千代田線建設史、pp.39 - 40・429 - 430。。 大手町駅（厳密には日本橋川の神田橋付近）から日比谷駅にかけて都営地下鉄三田線との並行区間（同時施工・営団が東京都から受託施工）となっており、日比谷通りの地下を千代田線は東側、三田線は西側（皇居側）を通っており、両線のトンネルが一体構造となっている東京地下鉄道千代田線建設史、pp.40・431 - 432・558 - 567。。日比谷通りの幅員の制約により、千代田線と三田線の駅を並べて設置することはできないことから、約2 kmの並行区間に約500 m間隔で駅を設置することとし、千代田線大手町駅、三田線大手町駅、千代田線二重橋前駅、三田線日比谷駅、千代田線日比谷駅が交互に設けられている。 霞ケ関駅の建設地点には旧・海軍省の地下防空壕跡があったため、このうちの約半分を取り壊して建設した東京地下鉄道千代田線建設史、p.568。。
シールド工法が採用されたのは土木技術社『土木技術』1972年12月号工事報告「地下鉄千代田線日比谷～代々木間の建設工事」pp.77 - 88。東京地下鉄道千代田線建設史、pp.39 - 48・427 - 436。 北千住 - 町屋間の隅田川横断部（単線並列・総延長約1.5 km。隅田川工区と千住緑町工区に分かれている） この区間ではA線・B線のトンネル間が最大85 mほど離れている東京地下鉄道千代田線建設史、pp.520 - 525。 湯島 - 新御茶ノ水間の外神田2丁目の民有地と神田川横断部（単線並列、延長496.5 m） 霞ケ関 - 国会議事堂前間（単線並列、延長353 m） 国会議事堂前 - 赤坂間（複線・延長283.0 m） 乃木坂 - 表参道間（単線並列・延長315 m、複線・延長165.6 m） 明治神宮前 - 代々木公園間の山手線横断部、明治神宮境内（単線並列・延長169 m） 駅構築が深くなる新御茶ノ水駅と国会議事堂前駅では単線シールドでトンネルを掘削後、シールドトンネル間にかんざし桁を圧入してホームを構築する「めがね形駅シールド工法」で構築した。
建設費用 本路線の綾瀬 - 代々木上原間に要した建設費用は総額1,618億1,500万円である（最終的な金額）帝都高速度交通営団史、p.521。。その内訳は用地費が141億700万円、土木費が692億9,700万円、車両費が273億9,000万円、その他が510億2,100万円となっている。
綾瀬 - 北綾瀬間に要した建設費用は総額8億5,210万円である東京地下鉄道千代田線建設史、pp.1083 - 1087。。その内訳は土木費用が1億7,279万9,000円、諸建物費用が1億6,516万1,000円、電気費用が9,668万円、車両費用が3億9,911万9,000円、その他が1,834万1,000円となっている。この建設費用は営団の自己資金による営業線改良費用として計上した。
沿革 1962年（昭和37年） 6月8日：運輸省（当時）の諮問機関である都市交通審議会答申第6号において、東京8号線が「喜多見方面より松戸方面に至る路線」として答申される。 8月29日：建設省（当時）告示第2187号において、都市交通審議会答申第6号の東京8号線を東京9号線へ改番（この時計画が決定した現在の有楽町線が東京8号線となったため）。 1964年（昭和39年） 4月24日：営団地下鉄が第9号線（千代田線）綾瀬 - 代々木上原間を建設することを正式に決定東京地下鉄道千代田線建設史、pp.27 - 28。。 5月15日：第9号線、葛飾区上千葉町（現在の綾瀬）免許申請当時の綾瀬駅の所在地は葛飾区上千葉町（現在の葛飾区小菅）であったが、建設工事途中の昭和43年4月に葛飾区と足立区での区境界の変更が行われ、綾瀬駅の所在地が足立区綾瀬へ変更された。 - 渋谷区代々木大山町（現在の代々木上原）間の地方鉄道敷設免許申請。路線免許申請当初の計画では、1968年度（昭和43年度）末の全線開業を計画し、建設費用は930億円を見込んだ。 12月16日：建設省告示第3379号において、建設省告示第2187号の東京9号線を都市計画9号線として確定帝都高速度交通営団「東京地下鉄道千代田線建設史」では、計画線番号変更は議論および通告なく建設省告示で変更された旨の記載がある。また審議会答申内の呼称は「東京9号線」と記述されているが、営団内における呼称では「第9号線」と異なった呼ばれ方がなされている。 12月18日：第9号線、葛飾区上千葉町（現在の綾瀬） - 渋谷区代々木大山町（現在の代々木上原）間の地方鉄道敷設免許取得。 1966年（昭和41年）7月30日：北千住 - 大手町間の建設工事に着手。以後、各区間の建設工事を順次開始東京地下鉄道千代田線建設史、p.39。。 1969年（昭和44年） 9月26日：都市計画第9号線を「千代田線」と呼称決定東京地下鉄道千代田線建設史、pp.127 - 128。。 12月20日：北千住 - 大手町間 (9.9 km) 開業。全列車が3両編成の5000系で運行された。この時点では6000系はチョッパ制御の試験段階であり、5000系が使用された。この開業により、営団地下鉄の総営業キロが100 kmを突破した。 1970年（昭和45年）12月14日：全列車を3両編成から5両編成化東京地下鉄道千代田線建設史、pp.145 - 146・157 - 159。。 1971年（昭和46年） 3月20日：午後1時に大手町 - 霞ケ関間 (2.2 km) 開業。6000系が営業運転を開始し、終日10両編成での運転となる。 4月20日：綾瀬 - 北千住間 (2.6 km) 開業東京地下鉄道千代田線建設史、pp.162 - 163。。日本国有鉄道（国鉄）常磐緩行線我孫子駅まで相互直通運転開始。これにより綾瀬 - 北千住間が運賃計算上常磐線との重複区間となった。 1972年（昭和47年） 10月20日：霞ケ関 - 代々木公園間 (6.2 km) 開業東京地下鉄道千代田線建設史、pp.198 - 199。。 11月29日：最後まで未着工であった代々木公園 - 代々木上原間の建設工事に着手東京地下鉄道千代田線建設史、p.48。。小田急線の連続立体交差計画の関連もあり、工事着手は大幅に遅れた。 1978年（昭和53年） 3月31日：代々木公園 - 代々木上原間 (1.0 km) 開業、全線完成東京地下鉄道千代田線建設史、pp.280 - 282。。小田急小田原線本厚木駅まで相互直通運転開始（当初は平日の朝夕のみ、小田急線内は準急として運転）。 5月17日：北綾瀬 - 綾瀬間の地方鉄道敷設免許申請。 9月1日：北綾瀬 - 綾瀬間の地方鉄道敷設免許取得。 1979年（昭和54年）12月20日：綾瀬 - 北綾瀬間分岐線 (2.1 km) 開業（車庫線の旅客扱い化）。 1981年（昭和56年）10月1日：5000系の綾瀬 - 北綾瀬間以外での営業運転終了。綾瀬 - 北綾瀬間用をのぞき東西線に転属。 1982年（昭和57年）11月15日：常磐緩行線への乗り入れ区間を朝夕ラッシュ時間帯に限り取手駅まで延長帝都高速度交通営団史、p.600。。乗り入れ用車両として203系が営業運転開始。 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化に伴い、乗り入れ先が東日本旅客鉄道（JR東日本）となる帝都高速度交通営団史、p.604。。 1988年（昭和63年）6月1日：車両冷房の運用を開始帝都高速度交通営団史、p.605。。 1989年（平成元年）3月27日：小田急1000形の乗り入れを開始（直通対応車は一部編成のみ）。 1990年（平成2年）3月27日：小田急9000形の乗り入れが終了。 1991年（平成3年）3月16日：小田急線との相互直通運転を土曜・休日にも拡大帝都高速度交通営団史、p.609。。土曜日ダイヤを導入。 1993年（平成5年） 3月18日：06系営業運転開始帝都高速度交通営団史、p.611。。 3月27日：列車運行管理システム (PTC) を導入。 1995年（平成7年）3月20日：地下鉄サリン事件発生帝都高速度交通営団史、pp.271 - 279。。 1997年（平成9年）10月12日：営団地下鉄初のイベント列車「ドリームエクスプレス'97」が小田急多摩線唐木田 - 霞ケ関間で往復運行される（なお、有楽町線・日比谷線でも同様のイベントが同時に行われた）。 1998年（平成10年）3月11日：代々木上原 - 代々木公園間で職員3人が回送列車にはねられ死亡する事故が発生。 1999年（平成11年） 11月27日：全線の保安装置を従来型のCS-ATCから新CS-ATCに切り換え帝都高速度交通営団史、p.620。。 12月4日：新CS-ATC化を踏まえたダイヤ改正を実施。綾瀬 - 代々木上原間の最高速度を75 km/hから80 km/hに向上し、同区間で所要時間を50秒短い38分10秒に短縮。JR東日本では列車の増発に合わせて209系電車（1000番台）を2編成投入。 2000年（平成12年）12月2日：小田急線との相互直通運転列車を大増発（日中30分ヘッド）、多摩線唐木田から綾瀬への急行を新設（当初は片道1本のみを小田急車で運転）。千代田線車両の小田急線内での夜間留置（外泊運用）が設定される。 2001年（平成13年）8月26日：綾瀬 - 北千住間で同区間を終日運休にしてのリフレッシュ工事が行われる。 2002年（平成14年）3月23日：小田急線への乗り入れ列車の大半を相模大野駅発着の準急から多摩線唐木田発着の多摩急行に変更（営団車が定期列車としては初めて多摩線にも乗り入れる）。綾瀬 - 北綾瀬間でワンマン運転を開始帝都高速度交通営団史、p.624。。 2003年（平成15年）3月29日：営団車での小田急小田原線内発着廃止。定期列車での本厚木・相模大野発着列車は、これ以降2016年3月25日まで小田急車の担当となる。 2004年（平成16年） 4月1日：帝都高速度交通営団（営団地下鉄）の民営化により東京地下鉄（東京メトロ）に承継。 12月11日：小田急線への乗り入れ列車（急行・多摩急行）を増発。小田急車両の綾瀬車両基地での夜間留置（外泊運用）が設定される。 2006年（平成18年）5月15日：朝の通勤時間帯に女性専用車両を導入。 2007年（平成19年） 3月18日：ICカード「PASMO」の供用開始。 9月29日：小田急電鉄が新たな直通用車両として4000形を導入（1000形は2011年までに順次当線から撤退）。 2008年（平成20年） 3月15日：全車指定席特急（小田急ロマンスカー60000形「MSE」）の運転を開始。 9月11日：予備車不足により07系（07-101編成）が東西線編成と同様の青帯で千代田線で運用開始。12月まで。 2009年（平成21年）9月9日：JR東日本が新たな直通用車両としてE233系（2000番台）を導入。 2010年（平成22年） 1月1日：臨時の特急ロマンスカー「メトロニューイヤー号」が北千住 - 片瀬江ノ島間で運行され、元日の臨時列車に小田急ロマンスカー60000形「MSE」が初めて運用される。 11月4日：16000系営業運転開始。 2011年（平成23年） 3月14日：同月11日に発生した東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）による発電所の停止に伴う電力供給逼迫のため、東京電力が輪番停電（計画停電）を実施。これに伴い、小田急小田原線・多摩線との相互直通運転および特急ロマンスカーの運転が休止される。 4月1日：小田急小田原線・多摩線との相互直通運転が平日の朝・夕ラッシュ時のみ再開される。 4月29日：特急ロマンスカーの運転が再開される。 7月2日：土休日の小田急小田原線・多摩線との相互直通運転が再開される。 9月12日：平日日中時の小田急小田原線・多摩線との相互直通運転が再開され、東北地方太平洋沖地震発生前の運行に戻る。 2012年（平成24年） 8月30日：綾瀬駅 - 湯島駅間で携帯電話の利用が可能となる。 12月26日：霞ケ関駅 - 代々木上原駅間で携帯電話の利用が可能となる。 2013年（平成25年） 2月7日：二重橋前駅 - 霞ケ関駅間で携帯電話の利用が可能となる。 3月14日：湯島駅 - 二重橋前駅間で携帯電話の利用が可能となる。 2014年（平成26年） 3月15日：ダイヤ改正により、日中の代々木上原 - 綾瀬間が5分間隔に、綾瀬 - 北綾瀬間が10分間隔に短縮。 4月28日：綾瀬 - 北綾瀬間で05系営業運転開始。 2016年（平成28年）3月26日：ダイヤ改正により、JR東日本・メトロ・小田急の3社の車両がそれぞれ相互直通する運用形態に改められ（ただし、JR209系1000番台は小田急線に、小田急60000形はJR線には乗り入れない）、小田急線との直通列車を増発（多摩急行の大半は急行と準急に変更）。同時に乃木坂駅で発車メロディの使用が開始される。 2018年（平成30年） 3月17日：ダイヤ改正により、平日朝のA線1本を除き小田急線との直通区間から多摩線が外れ、小田原線のみの直通となり、直通運転区間が伊勢原駅まで延長。 3月24日：一部列車を除き、代々木上原 - 綾瀬間で自動列車運転装置（ATO）の使用を開始。 11月11日：6000系の営業運転を終了。 2019年（平成31年）3月16日：北綾瀬駅のホームが10両編成対応に延長。ダイヤ改正により、代々木上原 - 北綾瀬間の直通運転を開始。日中は綾瀬発着の半数を北綾瀬発着に変更。夕夜間時間帯の列車を増発。 2022年（令和4年）3月12日：ダイヤ改正により、小田急多摩線との直通運転を廃止。 2025年（令和7年）3月15日：ダイヤ改正により、小田急多摩線との直通運転を再開。
運行形態 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）で案内されている。
現在運転されている営業列車は、特急ロマンスカーを除き、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、朝夕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。 +日中の運行パターンと運転本数（2025年3月改正時点）種別＼駅名常磐線千代田線小田急線本数/h………急行 = 3本各駅停車 = 3本 3本 3本 3本 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に折返し運転ができるように、定期列車で行き先設定がない駅の行先表示もすべての車両で用意されている。また、湯島駅の綾瀬寄りと霞ケ関駅の代々木上原寄りには引き上げ線があり、夜間には列車を留置して翌朝の当駅始発列車に充当している（湯島駅の引き上げ線は根津駅方での出入りも可能なため、根津駅発着での折り返し点としても使用できる）。平日夜の下り特急ロマンスカーのみ、大手町駅を始発・終着としているが、大手町駅で直接折り返しているわけではなく、湯島駅の引き上げ線から大手町駅まで回送している。また、明治神宮前駅 - 代々木公園駅間では、代々木公園直下に設置されている代々木車庫への回送線が分岐しており、非常時に明治神宮前にて駅折返しを行う場合はこの回送線を利用して折り返す（明治神宮前駅構内はポイントがないため、直接折り返せない）。また、平日下り朝ラッシュに設定されている明治神宮前行きは、明治神宮前駅で乗客を降車させた後に代々木車庫へ入庫する。この車庫の列車を代々木上原始発のB線列車に充当する場合は、代々木上原駅まで回送列車となる。なお、一部の代々木上原行きは、折り返しB線回送列車として走り、そのまま代々木車庫へ入庫する。
常磐線と小田急線との相互乗り入れ
代々木上原駅からは小田急小田原線経由で同線の伊勢原駅または小田急多摩線の唐木田駅まで、綾瀬駅からはJR東日本常磐緩行線の取手駅までそれぞれ相互直通運転を実施している。
特に、常磐緩行線とはほぼ一体化した運行形態で運転されており、実質的には千代田線の延長のように扱われる。例えば、駅の列車案内では、線内どまりの綾瀬行きを「この電車は綾瀬止まりです」と案内したり、北千住駅で常磐線直通列車を「常磐線各駅停車」と案内したりすることもある（これは、北千住駅が常磐快速線との乗換駅になっていることにもよる）。トラブル時には小田急線との直通運転はよく中止されるが、常磐緩行線との直通運転が中止になることは少ない。常磐線上り列車のほとんどが千代田線へ直通する一方で、千代田線側から常磐線へ直通運転をしない綾瀬行きや北綾瀬行きも多数設定されており、平日8 - 9時台は半数以上が線内どまりで、日中や土休日夕夜間はほぼ半数が綾瀬駅または北綾瀬駅で折り返す。一方、早朝〜7時および平日の夕夜間は大半が常磐線直通となり、綾瀬駅・北綾瀬駅発着の線内列車は少ない。
常磐線には最遠で取手駅まで直通するが、取手駅発着の列車は平日の朝夕時間帯のみ（2021年3月13日改正までは土曜・休日の朝夕にも取手駅発着の電車が設定されていた）で、主に我孫子駅発着での運転となっている。また、常磐線との直通電車の初電は北千住駅発着で、いずれも4時台に運行されている（松戸発北千住行き・綾瀬発4時38分、北千住発我孫子行き・北千住発4時54分）。東京メトロでは各線の営業運転開始時刻を5時前後に揃えているが、これらの列車は例外となっている。北千住駅で、北千住行きの列車は常磐線快速の上野行き始発電車に、北千住発の列車は上野発の始発快速電車からそれぞれ接続する。なお、最終列車も北千住行き（A線0時30分着）・始発（B線0時48分発松戸行）であり、後者は快速松戸行きの終電から接続する。特に後者の北千住発松戸行きは、国鉄・営団時代から2021年3月13日のダイヤ改正までは東京メトロ線内では唯一1時台に運転する列車であった。なお、同改正までA線の北千住行き最終列車から常磐快速線の上野行き最終電車に接続していたが、この時に乗り継ぎができなくなっている。
小田急小田原線との直通列車は早朝深夜を除きほぼ終日設定されており、各駅停車、準急、通勤準急（平日朝、小田急側からの乗り入れのみ）、急行が運転されている。日中のパターンダイヤにおいては、小田急小田原線新百合ヶ丘駅から小田急多摩線に直通し、唐木田駅まで運転する急行電車が毎時3本設定されている。多摩線直通列車は2002年3月23日のダイヤ改正から長く毎時2 - 3本が設定されてきたが、2018年3月17日のダイヤ改正より下り1本のみの設定に激減し、2022年3月12日のダイヤ改正で消滅した。その後、2025年3月15日のダイヤ改正において、日中の向ヶ丘遊園発着の急行が唐木田発着に延長され、多摩線唐木田駅への直通列車が3年ぶりに復活している。小田原線の新百合ヶ丘駅以西に直通する列車は朝と夕夜間のみであり、準急に至っては平日1本の本厚木行きを除き、複々線区間内の成城学園前発着か向ヶ丘遊園発着しか運転されない。また、本厚木駅 - 伊勢原駅間の直通列車の運転は夕夜間の下り急行列車がほとんどで、伊勢原駅発の上り直通列車は平日朝の3本（小田急線内通勤準急）のみである。
2026年3月現在、特急以外の千代田線直通列車として最長距離を運行するのは、平日1本のみ設定されている取手駅 → 伊勢原駅間（営業キロ100.3 km、小田急線内急行）の列車であり、これは東京メトロ線内を走行する特別料金不要列車では、土休日朝1本のみ副都心線を経由して相鉄本線海老名駅から東武東上線小川町駅間（営業キロ115.4 km）を走行する運用に続いて2番目の長さである。