つくばエクスプレス（TSUKUBA EXPRESS、略称ならびに路線記号：TX）は、東京都千代田区の秋葉原駅と茨城県つくば市のつくば駅を結ぶ、首都圏新都市鉄道の鉄道路線である。『鉄道要覧』における正式路線名は常磐新線（じょうばんしんせん）であるが、案内上は全く使用されない。また、「つくばエクスプレス」は会社および輸送機関の愛称としても使われていることから、特に路線を指す場合において乗車券類などにつくばエクスプレス線という表記が使われる場合もある旅客営業規則 - 首都圏新都市鉄道 2020年2月27日。
東京都心と筑波研究学園都市の間を結ぶ鉄道構想をもとに、鉄道通勤事情が当時悪化していた日本国有鉄道（国鉄）常磐線の混雑解消および首都圏の宅地供給を目的として開発され、2005年（平成17年）8月24日に開業した。
最高速度130 km/hと高速で運転を行っており、秋葉原駅 - つくば駅間58.3キロメートル (km) を最速45分（快速）で結ぶ。東京都区部と埼玉県東南部、千葉県東葛飾地域、筑波研究学園都市を含む茨城県南地域を結ぶ通勤・通学路線としてのみならず、筑波山シャトルバスと接続することにより筑波山への観光路線としての役割も担っている。当路線開業により、流山おおたかの森駅や柏の葉キャンパス駅などの沿線では宅地開発が盛んに行われている。
概要 当初の計画路線名は「常磐新線」であり、「つくばエクスプレス」の名称は一般公募およびその後選定された候補案に対する街頭モニター調査の結果等を参考に決定された。一般募集での最多応募は「つくば線」であったが、1987年（昭和62年）に廃線となった筑波鉄道筑波線と同じ読みであるため採用されなかった。現在、首都圏新都市鉄道はCIにおいて会社名ではなく「つくばエクスプレス」の名称と「TX」を図案化したロゴマークを使用しているコーポレート・アイデンティティ。「つくばエクスプレス」と「TSUKUBA EXPRESS」およびロゴマークは同社の登録商標である日本第4526931号、第4528643号、第4542177号、第4550991号、第5147374号、第5151391号、第5153431号、第5153432号、第5153433号、第5176639号。。他社線においても社名を冠さない「つくばエクスプレス」 - PASMOまたは「つくばエクスプレス線」 - 東京都交通局 - 東京地下鉄 - 東武鉄道鉄道路線図 - 関東鉄道の呼称が使用される。開業前には計画路線名の「常磐新線」も多く用いられたが、開業後はごく一部の公文書等を除いて使用されなくなっている。
関東地方の主要幹線の中では最も歴史が浅く、既成市街地の地上における用地買収を避けて約25%の区間が地下に建設された。起点側の秋葉原駅 - 八潮駅間は南千住駅から荒川橋梁（北千住駅 - 青井駅間）までを除いて地下線であり、終点のつくば駅も地下駅となっている。地上区間は全て高架または掘割構造であり、踏切が存在しない。 全線で自動列車運転装置 (ATO) による自動運転を行い、運転士は乗務するが、車掌は乗務しないワンマン運転を実施。全駅に可動式ホーム柵を装備するなど、自動化技術を多く採用している。
路線データ 管轄（事業種別）：首都圏新都市鉄道（第一種鉄道事業者） 路線名：常磐新線（通称：つくばエクスプレス） 区間：秋葉原 - つくば 58.3 km『歴史でめぐる鉄道全路線 公営鉄道・私鉄』21号 3頁 駅数：20 軌間：1,067 mm（狭軌） 複線区間：全線 電化区間：全線（秋葉原駅 - 守谷駅間 直流1,500 V、守谷駅 - つくば駅間 交流50 Hz・20,000 V デッドセクション：守谷駅 - みらい平駅間、車上切替式 最大勾配：35パーミル 最小曲線半径：200 m 運転保安方式：列車間の間隔を確保する装置による方法（ATC方式） 前方予告・進路予告機能付1段ブレーキ制御デジタル伝送式CS-ATCを採用 ATOによる自動運転を採用。ただし、2014年（平成26年）1月から朝ラッシュ時の守谷駅 - 北千住駅間はTASC運転を実施日本鉄道運転協会『運転協会誌』2017年11月号自動運転特集「首都圏新都市鉄道 ニーズに対応した快適性を求めて」pp.9 - 11。。これは先行列車に接近した追従運転時、ATOでは度重なる車内信号の現示変化に柔軟な対応が難しく、乗り心地が低下していたためである。 最高速度：130 km/h 表定速度 秋葉原駅 - つくば駅間：58.3 km、快速45分、表定速度77.7 km/h、途中停車駅数8 北千住駅 - つくば駅間：50.8 km、快速34分、表定速度89.6 km/h、途中停車駅数4 流山おおたかの森駅 - つくば駅間：31.8 km、快速19分、表定速度100.4 km/h、途中停車駅数1 守谷駅 - つくば駅間：20.6 km、快速11分、表定速度112.4 km/h、途中停車駅数0 車両基地所在駅：守谷駅 建設主体：独立行政法人 鉄道建設・運輸施設整備支援機構（2003年10月1日に日本鉄道建設公団より事業承継）
沿線概況 秋葉原駅 - 北千住駅 秋葉原駅からJR東北本線（山手線・京浜東北線・上野東京ライン）の下を北上した列車は、御徒町駅の手前で東にカーブして春日通りと都営地下鉄大江戸線の直下を走り、新御徒町駅の先で北にカーブして浅草駅に着く。同駅は東武鉄道、東京メトロ銀座線、都営地下鉄浅草線の浅草駅とは離れている。秋葉原駅から南千住駅までは地下を走り、南千住駅の先からJR常磐線と東京メトロ日比谷線に挟まれる形で地上に出る『歴史でめぐる鉄道全路線 公営鉄道・私鉄』21号 20頁。隅田川を渡り、3階にホームがある北千住駅に着く。
北千住駅 - 守谷駅 北千住駅を出た列車は、東京メトロ千代田線およびJR常磐線と並走しながら荒川を渡り『歴史でめぐる鉄道全路線 公営鉄道・私鉄』21号 21頁、東武伊勢崎線と交差する辺りで北にカーブしながら地下に潜る。東京都内の地上風景は短く終わる。ここからしばらくは綾瀬川および首都高速6号三郷線とほぼ並行して地下を走り、八潮駅の手前で地上に出る。埼玉県最初の駅である八潮駅北側には首都高速6号三郷線の八潮パーキングエリアがある。
八潮駅付近からは郊外部を通る。中川を渡り、東京外環自動車道および国道298号との三重立体交差、三郷中央駅を経て埼玉・千葉県の境をなす江戸川を渡ると、再び地下に入り、住宅地の下にあるJR武蔵野線との乗換駅である南流山駅に到着する。南流山を出るとしばらく地下線を走行する。この間に流鉄流山線をくぐる『歴史でめぐる鉄道全路線 公営鉄道・私鉄』21号 13頁。その後は高架となり、流山セントラルパーク駅を過ぎ、東武野田線との接続駅・流山おおたかの森駅に到着。北東に向い、柏の葉キャンパス駅、柏たなか駅を経て、利根川橋梁で利根川を渡ると守谷駅に到着する。
守谷駅 - つくば駅 守谷駅を出発すると、すぐに車両基地出入線が分岐。都市軸道路との併用橋である小貝川橋梁を通過すると、まもなく直流電化と交流電化を隔てるデッドセクションを通過し、交流電化区間に入る『歴史でめぐる鉄道全路線 公営鉄道・私鉄』21号 22頁。ここから先は高架と切り通しで構成された田園地帯の線形の良い区間を130 km/h近くを保って運転する。みらい平駅、みどりの駅、万博記念公園駅、研究学園駅を経て、終点のつくば駅手前で地下（つくばトンネル）に入り、つくば駅に到着する。この守谷駅 - つくば駅間 20.6 kmの区間を、最速種別の快速は途中無停車で11分、表定速度112.4 km/hと、日本国内において乗車券のみで乗れる列車（在来線の快速列車や普通列車等）としては極めて高い速度で走破する。
電化方式 つくばエクスプレスは、秋葉原駅から守谷駅 - みらい平駅間までと守谷駅 - 守谷車両基地間が直流1500 Vで、以北は交流20000 V・50 Hzで電化されている。これは、茨城県石岡市柿岡にある気象庁地磁気観測所での地磁気観測への影響が懸念されたためで、JR常磐線の交直切換地点が運用上の拠点である土浦駅などではなく取手駅（直流側：松戸・上野方面） - 藤代駅（交流側：土浦・水戸方面）間の位置になったのと同様の理由である。守谷駅で接続する関東鉄道常総線が開業以来非電化であるのも、この地磁気観測所が影響している。
秋葉原駅 - つくば駅間の全線を通して運転するためには交直両用車両が必要になるが、直流専用車両と比べて製造費が高額となる。そのため、秋葉原駅 - 守谷駅間限定で使用する直流専用電車TX-1000系と、全線で使用する交直両用電車TX-2000系・TX-3000系の3系列を用意することで、総費用の削減を図っている。
一方で、全線が交流とならなかった理由は、東京都内の地下区間を特別高圧に該当する20 kVの交流規格で設計した場合、絶縁破壊対策のための空間をとる必要上トンネル断面が拡大して、交直流車両の導入以上の費用がかかるため、と同社の見学会などで説明されている。
架線吊架方式は3種類採用されており、秋葉原駅から南千住駅 - 北千住駅間のトンネル坑口までは饋電線としての電気性能を有するアルミニウム製のT型架台に直接トロリ線を取り付けた剛体架線式、そこから守谷駅までは青井駅 - 埼玉県東京都境間、南流山駅の地下区間を含めて、饋電線と吊架線を兼用させた一体構造の饋電吊架式、守谷駅から終点つくば駅までは、みらい平駅、つくば駅付近の地下区間を含めて、トロリ線内に鋼心を入れて集電性を高めたCSシンプルカテナリー吊架式を採用している。
交直・交交セクション 守谷駅 - みらい平駅間にデッドセクション（無電区間）があり、電車は走行中に交直流切り替えを行う。通常は運転士の手動操作ではなく自動で行われる。デッドセクション通過中でも車内の照明が消えることはないが、エアコンが停止するほか、TX-2000系では行先・停車駅表示パネルが消灯する。旅客案内用フリーパターンディスプレイは消灯しない。側壁（防音壁）には無電区間を示すマーキング塗装があり、これらからデッドセクションの判別が可能である。
みどりの駅 - 万博記念公園駅間にもデッドセクションがあり、同様の現象が発生するが、これは「交交セクション」と呼ばれる箇所で、変電所相互における交流電圧の位相差による障害を防ぐために設置されている。こちらにも側壁に無電区間を示すマーキング塗装がある。いずれの区間も、列車は惰行運転で通過する。ATO運転時には専用の地上子を通過すると惰行運転に入る。
運行形態 thumb|250px|right|TX-2000系で運転される快速列車（TX-3000系の場合もあり） 運行時間帯は5時3分 - 翌0時47分時刻表より。秋葉原駅 - つくば駅間の全線運転と秋葉原駅 - 守谷駅間の区間運転の2本立てを基本としている。これは需要のほか、電化方式の区分（直流・交流）による使用車両の違いも大きい。八潮駅始発・終着や守谷駅 - つくば駅間の区間運転もある。列車種別は快速・区間快速・普通の3種で、平日夕方には下りのみ快速の代わりに通勤快速が運転される。遠近分離と緩急接続を併せ持ったダイヤを特徴としている。全20駅のうち、普通のみの停車駅は3駅である。
種別ごとに運転速度が分けられることはなく、全ての列車で高速運転を行う。車両性能に差がなく、全線が高架・掘割・地下線で建設されており、踏切もなく、首都圏のJRを除く通勤電車では初めて130 km/h運転を実施している（ATOによる制限速度は127 km/h）。曲線においても半径820 m以上で130 km/h運転を可能としており、表定速度を高めた。しかしながら、全線においてノーズ可動式分岐器は採用されていない。秋葉原駅 - 北千住駅間は剛体架線のため90 km/hに制限されている。
列車種別 列車種別ごとに、路線図や時刻表などで用いられる種別色とともに示す。
快速 (Rapid) 基本的に秋葉原駅 - つくば駅間の全線で運転。全線標準所要時間は45分。 始発・終着駅と他社線乗換駅のほかは浅草駅（ただし他社駅にも近接東京メトロ銀座線田原町駅）と八潮駅にのみ停車する。列車番号は3000番台を用いる。2024年3月15日以前は八潮駅は通過となっていたため、埼玉県内に停車駅はなかった。 停車駅：秋葉原駅 - 北千住駅間の各駅と八潮駅、南流山駅、流山おおたかの森駅、守谷駅、つくば駅 通勤快速 (Commuter-Rapid) 平日夕通勤時の下りのみ運転。2012年10月15日新設。全線標準所要時間は49分。かつては平日朝の上りにも運行されていたが、2020年3月14日のダイヤ改正で後述の区間快速へ置き換えられ消滅した。 行先表示器には「通快」と表示。 快速停車駅に加え、六町駅、柏の葉キャンパス駅、研究学園駅に停車する。千鳥停車を採用しており、通勤快速は六町駅に停車して三郷中央駅を通過、区間快速は六町駅を平日朝の上りを除き通過し、三郷中央駅に終日停車する。六町駅は通勤快速新設まで普通のみの停車駅であった。 通勤快速の運転時間帯に下りの快速は運転されない。 列車番号は2000番台を用いる。 停車駅：秋葉原駅 - 北千住駅間の各駅と六町駅、八潮駅、南流山駅、流山おおたかの森駅、柏の葉キャンパス駅、守谷駅、研究学園駅、つくば駅 区間快速 (Semi-Rapid) 北千住駅 - 守谷駅間では一部の駅を通過し、秋葉原駅 - 北千住駅間と守谷駅 - つくば駅間では各駅に停車する。全線標準所要時間は52分。 行先表示器には「区快」と表示。通過運転区間となる北千住駅 - 守谷駅間でも市・区ごとに最低1つの駅に停車する。守谷駅 - つくば駅間は各駅に停車し普通を補完する役割を担う。 全線通し運転が基本だが、早朝上りの一部は守谷駅始発である。かつては、守谷駅止まりの下り区間快速も存在した。 2020年3月14日のダイヤ改正以降は、平日朝ラッシュ時間帯の上りに限り六町駅に停車する。列車番号は4000番台であるが、この六町駅に停車する区間快速は4000番台に150を加算した列車番号で表される。 停車駅：秋葉原駅 - 北千住駅間の各駅と六町駅（平日朝ラッシュ時間帯の上りのみ停車）、八潮駅、三郷中央駅、南流山駅、流山おおたかの森駅、柏の葉キャンパス駅および守谷駅 - つくば駅間の各駅 普通 (Local) 各駅に停車する種別。全線標準所要時間は57分。普通のみの停車駅は青井駅、流山セントラルパーク駅、柏たなか駅の3駅のみ。 基本的に秋葉原駅 - 守谷駅・つくば駅間の運転で、一部八潮駅始発・終着があるほか、2016年10月15日ダイヤ改正では深夜につくば駅発北千住駅行き、北千住駅発八潮駅行きが設定された。開業当初の日中時間帯は秋葉原駅 - 守谷駅間の区間運転であったが、2007年10月18日ダイヤ改正以降は日中も秋葉原駅 - つくば駅間の全線運転の列車が運行されている。 八潮駅・流山おおたかの森駅・守谷駅で快速・通勤快速・区間快速と接続しており、各駅や車内でその案内も行われる。 列車番号は5000番台を用いる。
thumb|250px|right|終電表示の例（2008年1月12日撮影） 最終列車は行先表示器に最終である旨の表示を行っていたが（例: 「普通│（最終）守谷 Local Last/Moriya」）、2016年10月以降は省略されている。2009年10月まで駅に掲示されている時刻表には通過列車を示す―（横線）が表示されていた。
運行本数 2012年（平成24年）10月15日ダイヤ改正時点での日中1時間あたりの運行本数は以下のようになっている。
+日中の運行パターン種別＼駅名秋葉原…守谷…つくば運行本数運行範囲快速2本区間快速 （各駅に停車）2本普通2本 4本
ダイヤの変遷 2005年（平成17年） 6月30日：開業時のダイヤを設定。朝ラッシュ時、快速・区間快速の所要時間が昼間時と変わらず。 10月1日：1か月にわたって研究学園駅周辺で「つくばスタイルフェスタ」が行われ、同駅の利便性向上のため土休日の昼間は臨時ダイヤで運転。普通列車がつくば駅まで延長（同月30日までの土休日11回実施）。 11月12日・13日：みらい平駅近辺で行われた「大好き茨城県民まつり2005」に合わせ普通列車がつくば駅まで延長運転。 2006年（平成18年） 7月21日：守谷駅 - つくば駅間で日中に臨時普通列車を運転。2005年（平成17年）のものに加え、守谷駅 - つくば駅間の臨時普通列車と秋葉原駅 - 守谷駅間の普通列車とが守谷駅で接続する列車を設定。 11月26日：つくば市で開催した「つくばマラソン」に合わせて開催時間帯に設定。守谷駅発着の列車をつくば駅発着に延長運転。来場者用の施設を研究学園駅周辺に設けていたため、快速列車を研究学園駅に臨時停車。 12月8日：ダイヤ改正。同年7月21日に設定された昼間の守谷駅 - つくば駅間の区間列車を定期化。朝ラッシュ時は混雑平準化のため普通列車の一部で八潮駅での緩急接続を廃止し、秋葉原駅まで先着。 2007年（平成19年） 10月18日：ダイヤ改正。守谷駅 - つくば駅間で増発。夕方→夜間帯の快速系列車の守谷駅行きはほとんどがつくば駅行きに延長。これによって守谷駅行きの快速は消滅。 11月25日：「つくばマラソン」に合わせ、前回と同様の措置。 2008年（平成20年）10月1日：ダイヤ改正。朝ラッシュ時間帯と昼・夜間の列車増発。守谷駅始発・終着の快速は全て消滅。八潮駅始発の普通の増発。 2009年（平成21年） 3月30日：筑波大学で開催された応用物理学会の講演大会に合わせて、4月2日まで朝8時台の下り守谷駅行きの区間快速を1本つくば駅まで延長運転。 6月5日 - 毎週金曜日の最終列車前に臨時列車を増発運転開始。今回の増発は、秋葉原駅0時18分発下り最終列車の1本前に運行するもので、これにより金曜日の最終列車の混雑緩和と列車の遅延防止を図る。内容は、秋葉原駅発守谷駅行き普通列車1本で、秋葉原駅発0時9分、守谷駅着0時52分。 10月1日：ダイヤ改正。朝ラッシュ時と夕ラッシュ時の区間快速増発と快速減便。前記の6月5日増発分の臨時列車が定期化され、夕ラッシュ時の普通は全列車八潮駅での待避から、区間快速との緩急接続を流山おおたかの森駅に変更（快速の待避は従来通り八潮駅で行う）。 2010年（平成22年） 5月8日・9日 - 女子ゴルフ公式戦サロンパスカップの観客輸送のため、みらい平駅に快速の一部を臨時停車。 10月1日：ダイヤ改正。日中の秋葉原駅 - 八潮駅間の普通列車が秋葉原駅 - 守谷駅間に延長、朝・夜間の守谷駅 - つくば駅間で増発。 2012年（平成24年）10月15日：ダイヤ改正。列車の増発や運行区間の延長などにより、輸送力増強および運行頻度の増加等を行い混雑緩和や利便性の向上を図る。平日の朝上り・夜間ラッシュ時間帯下りに「通勤快速」を新設。通勤快速の運転時間帯は快速の運転は行わない。下りつくば行き最終列車を15分繰り下げ、秋葉原23:45発とする。 2015年（平成27年）3月14日：ダイヤ改正。始発列車の時刻繰り上げ、朝・夜間の列車の増発・運転パターンの見直しなどにより、利用客の利便性向上を図る。 2016年（平成28年）10月15日：ダイヤ改正。始発列車の時刻繰り上げ、最終列車の時刻繰り下げ、早朝・深夜の列車増発、朝ラッシュ時の運転間隔平準化、夕ラッシュ時の運転パターンの統一などにより、さらなる利便性向上を図る。上り秋葉原駅行き最終列車の後、上り北千住駅行き最終列車を新設し、つくば駅23:30発とする。北千住行きの定期列車はこの改正で初めて設定された。この列車は折り返し八潮行きとなる。上り守谷駅行き最終列車を13分繰り下げ、つくば駅0:00発とする。 2018年（平成30年）3月17日：ダイヤ改正。列車の増発・種別変更や運行区間の延長などを行う。守谷駅の待避設備設置に伴い、日中時間帯の大部分において快速列車が普通列車を追い抜く駅を流山おおたかの森駅から八潮駅・守谷駅の2駅に変更し、同時間帯の八潮駅における区間快速列車と普通列車の待ち合わせを取り止める。つくば駅行きの全ての通勤快速列車が八潮駅と守谷駅で普通列車と接続するようになる。 2020年（令和2年）3月14日：ダイヤ改正。開業以来の新型車両となるTX-3000系を導入し、列車の増発・種別変更や運行区間の延長などを行う。朝ラッシュ時の最混雑時間帯における列車の増発（7 - 8時台にかけて列車本数を22 - 25本へ増発）。上り通勤快速を区間快速に変更し、朝ラッシュ時の上り列車は普通と区間快速に統一される。同じく最混雑時間帯の区間快速が六町駅へ停車するようになる。同駅では最混雑時間帯の停車本数が29本から42本へと大幅に増える。 2022年（令和4年）3月12日：ダイヤ改正。新型コロナウイルス感染症（COVID-19）拡大の影響により、開業以来初となる減便を実施。平日は上り6本・下り7本減、土曜・休日は上り2本・下り4本減となる。 2023年（令和5年）3月18日：ダイヤ改正。前年に続き減便を実施。土曜・休日は上り1本減、下り1本減となる。また、進行中の8両編成化事業による六町駅、青井駅のホーム延伸工事に伴い徐行運転を行うことから多くの列車の所要時間が1 - 2分延びる。 2024年（令和6年）3月16日：ダイヤ改正。快速列車の停車駅に八潮駅が追加（全線所要時間は変更なし）。加えて、朝間ラッシュ時間帯に普通列車が4本、夕間ラッシュ時間帯に区間快速列車が1本増発され、朝ラッシュ時の最混雑時間帯（北千住駅7:29 - 8:29に到着する上り列車）における上り列車本数が24本から25本に増発。六町駅、青井駅のホーム延伸工事に伴う徐行運転が終了。 2025年（令和7年）3月15日：ダイヤ改正。朝ラッシュ時間帯に八潮始発の普通列車が1本、夕間ラッシュ時間帯に通勤快速列車が1本増発され、朝ラッシュ時の最混雑時間帯における上り列車本数が25本から26本に、秋葉原発18 時台の列車を14本から16本に増発。土曜・休日の朝間時間帯において、北千住7 - 9時台を中心に30分ヘッドのパターンダイヤを導入し、上下線を合わせ3本増となる。
折り返し駅 現在も定期的に折り返しを行っている駅は、秋葉原駅（起点駅）とつくば駅（終点駅）、引き上げ線のある八潮駅と守谷駅の4駅である。以前は北千住駅でも折り返しを行っていたが、2022年（令和4年）のダイヤ改正で北千住駅行きが消滅したことにより、定期列車では折り返しをしなくなった。流山おおたかの森駅の秋葉原方にも渡り線があるが、通常は折り返し運転に用いられてはいない。
待避可能駅は、八潮駅・流山おおたかの森駅・守谷駅の3駅である。このうち守谷駅は開業当初から2面4線のホーム構成であったが、2017年（平成29年）に待避設備が設置されるまでは、内側線は上り・下りともにつくば方向は車両基地にしか出入りできない配線となっていた。
使用車両 TX-1000系：直流電車 TX-2000系：交直流電車 TX-3000系：交直流電車
秋葉原駅 - つくば駅間の全線において交直両用のTX-2000系およびTX-3000系が、秋葉原駅 - 守谷駅間においては前述2形式に加えて直流専用のTX-1000系が運行に充当される。全車2.95 mの幅広車体を採用している。なお、TX-1000系は川崎重工業製、TX-2000系・TX-3000系は日立製作所製である。
路線免許申請段階ではJR東日本205系に似た20 m 4扉の10両編成ロングシート車両が計画されたが鉄道図書刊行会「鉄道ピクトリアル」2007年1月号「常磐新線からつくばエクスプレス（TX）竣工への道 Part1」pp.133 - 134。、社内外からは不評を招いた。これは、つくばエクスプレス全線と中央本線東京駅 - 高尾駅間が約60 kmと同等の路線距離で、中央線はロングシート電車で運用されていることが理由であった。ただし、路線免許申請後はイメージリーダーとなる5両編成のオールクロスシート車両案が出され、これはトイレ付の2階建て車両が2両組み込まれ、ライバルとなる高速バスに強く対抗するものとされた。この車両は早い時期からデザインも決められ、完成予想図や模型も作られていた。この模型は現在も首都圏新都市鉄道が保管しており、「つくばエクスプレスまつり」などのイベントで展示されることがある。
2005年（平成17年）9月1日からは女性専用車両を導入し、全列車6両編成ながら、そのうち1両を時間帯・方向によって女性専用車両として設定している。上りは平日の始発から9時まで、下りは秋葉原駅発の18時以降から最終列車まで、各列車ごとにそれぞれ1車両を女性専用車としている。
車両検修施設 つくばエクスプレス総合基地 現状ではJR等他の鉄道事業者との線路の接続が一切無いため、車両の搬入時は土浦駅から総合基地まで陸送で搬入している。TX-3000系については、越谷貨物ターミナル駅から陸送で搬入している。
列車内無線LAN接続 トライアル 2005年（平成17年）8月24日の開業時からTX-2000系第60編成において列車内無線LAN接続の実験運用が行われていた。開始時の利用可能区間は秋葉原駅 - 北千住駅間であったが、2006年（平成18年）3月14日より秋葉原駅 - 南流山駅間の10駅9区間で公式に利用可能となり、同年7月20日には全区間に拡大された。利用可能な編成については、第59編成を皮切りにTX-2000系全編成に順次拡大された。この実験運用は同月末をもって終了した。
商用サービス 2006年（平成18年）8月24日からTX-2000系全編成において秋葉原 - つくばの全区間で商用サービスが開始された。当初はNTTドコモのMzone（後のdocomo Wi-Fi）・mopera U（公衆無線LANコース）のみであったが、同年11月9日からは東日本電信電話（NTT東日本）のフレッツ・スポットのサービスも開始された。
2019年（平成31年）3月31日限りでNTT東日本が自社のフレッツ・スポットサービスを終了したため、それ以降は事実上ドコモユーザーのみしか新規に利用開始できなくなっていたが、docomo Wi-Fiの後継サービスであるd Wi-Fiが開始されたことにより、ドコモユーザー以外でもdポイントクラブ会員なら利用できるようになった。
運営事業者との契約期間満了に伴い、列車内での利用については、2022年（令和4年）12月23日をもってサービスを終了した。
防犯カメラ設置 thumb|TX-3581F 6番ドア付近への搭載事例 首都圏新都市鉄道は、2024年（令和6年）4月4日に列車内の犯罪抑止やセキュリティ向上を目的に、2024年度（令和6年度）末までに全車両（41編成246両）に車内防犯カメラを設置すると発表した。つくばエクスプレスでは、これまで、2020年度に導入したTX-3000系（5編成30両）のみ記録式車内防犯カメラを設置していたが、リアルタイムに映像を確認できる通信式カメラに置き換えるとしている。これにより、車内犯罪や迷惑行為等のトラブルが発生した際には、全ての車両を対象として、地上側でリアルタイムの映像を確認することができ、関係部署の素早い状況把握、確認、対応、連携が行えるようになり、列車内の一層の安全性向上が図ることができるようになる。
2025年（令和7年）1月17日に全車両への設置が完了した。
歴史 第二常磐線構想