東急目黒線

目黒駅 - 大岡山駅間

東京メトロ、都営地下鉄との共同使用駅でJR山手線と乗り換えできる目黒駅は、1面2線構造の地下駅である。なお、駅名は「目黒」だが、目黒区ではなく品川区に所在する。目黒を発つとすぐに地上に上がり、目黒川を渡って山手通りを跨いで右に大きくカーブすると高架駅（一部堀割構造）の不動前駅へ。ここから大岡山駅まで、元々地上を走っていた区間の地下を走る。また、起伏が激しい地形のため、アップダウンが連続する。列車は2面4線構造の武蔵小山駅に到着する。ここでは上下線ともに緩急接続が行われる。駅を出ると上り勾配となり、左にカーブすると西小山駅へ。前後は激しい勾配で、駅自体も少し傾斜がある。傾斜が終わる辺りで一瞬堀割区間に出て、列車は目黒区に入り目黒線で唯一同区に所在する地下駅の洗足駅へ。末端部で右にカーブをとり、大田区に入る。都道318号（環七通り）を潜り、再び地上へ顔を出す。辺りは高台になっている。閑静な住宅地を横に見て、急な下り勾配に変わって大井町線の上を通り、地下駅2面4線で大井町線との乗換駅である大岡山駅へと進入する。東急病院や東京科学大学の最寄り駅である。なお、駅の途中で再び目黒区へ入る^{[注釈 7]}。

大岡山駅 - 田園調布駅間

大岡山駅を出ると大井町線と分かれ、呑川に沿った谷状の地形を垂直に通るため、下り勾配となる。東京科学大学の敷地に挟まれた区域を蛇行しながら通り、右手に大井町線緑が丘駅を見て、大岡山1号踏切を過ぎるとすぐ世田谷区に入る。再び台地となり緩やかな上り勾配に変わり、3つの踏切を過ぎて奥沢駅へ。上り線のみ通過線があり、急行列車の通過待ちを行う。右手には元住吉検車区奥沢車庫が見える。都道426号と交差し、もう一つ踏切を過ぎて左に大きくカーブをとり、地下に入って東横線下り線を潜って再び大田区に入って田園調布駅に到着する。

田園調布駅 - 日吉駅間

田園調布駅から先は東横線との並走区間となる。多摩川駅で東急多摩川線と分かれて多摩川を渡り、新丸子駅を経て南武線を跨ぐと、南武線・横須賀線・湘南新宿ライン・相鉄線直通列車との乗換駅である武蔵小杉駅に着く。武蔵小杉駅を出発すると目黒線は東横線の高架線の直下の地上線を進み、目黒線のほかにも元住吉検車区の出入庫列車の一部が走行しつつ、勾配を上って元住吉駅に着く。元住吉駅を出ると矢上川を渡って横浜市港北区に入り、目黒線の終点で東急新横浜線や横浜市営地下鉄グリーンラインと接続する日吉駅に至る。同駅から一部列車が東急新横浜線に乗り入れ、東海道新幹線・横浜線・横浜市営地下鉄ブルーラインとの乗換駅である新横浜駅を経由して相鉄線と直通する。

目蒲線の分割

東横線複々線化事業に伴い、2000年8月6日に目蒲線を多摩川駅（同日「多摩川園駅」から改称）を境に分割した上で、目黒側の列車が東横線の複々線部分を武蔵小杉駅まで走る「目黒線」となった^[4]。一方、多摩川駅 - 蒲田駅間は区間運転化され「東急多摩川線」となった^{[注釈 8]}。南北線・三田線との直通運転まで約2か月の期間があるが、これは直通運転に先立ち目黒線乗務員の習熟運転を図る目的があった^[2]。また、目黒線の営業列車は目黒 - 武蔵小杉間であるが、目黒止まりの列車は回送となり、南北線の麻布十番駅まで往復し、営団（当時）乗務員の習熟運転に、さらにその合間に三田線からの東京都交通局乗務員習熟運転列車が目黒駅で折り返すようにした^[5]。さらに目黒線内で南北線・三田線車両の各種調整試運転も実施し、直通運転に備えて万全を期した^[5]。

同年9月26日からは南北線および三田線との直通運転を開始し、さらに翌2001年3月28日からは埼玉高速鉄道開業および同線と南北線との相互直通運転開始に伴い、本路線も南北線を介して埼玉高速鉄道線との相互直通運転を開始した。この際、東急所属車両が営業運転列車としては初めて埼玉県内を走行することになった。

さらに、不動前駅から洗足駅間の地下化が行われた後、2006年9月25日からは急行運転も開始された。目黒駅から武蔵小杉駅までの日中の所要時間は、各駅停車の17分から短縮され13分である。この急行は、東急では初のワンマン運転を行う優等列車でもある^{[注釈 9]}。

2008年6月22日、武蔵小杉駅から日吉駅まで延伸開業した。

路線近代化工事

東横線混雑緩和のための目黒線近代化として、目蒲線の分割に先立つ1994年11月27日に田園調布駅を、また1997年6月27日に大岡山駅を地下化した。また、両駅はそれぞれ東横線、大井町線との乗換駅であるが、地下化以前は路線ごとにホームが設けられていたものを、地下化の際に立体交差を用いて方向別のホームとし、東横線、大井町線の同方向の列車と同じホームで乗り換えられるように配線を変更した^[6][7]。

さらに、目蒲線時代は18m車両4両編成で運転されていたのを、目黒線としては20m車両6両編成（将来は8両編成）で運転できるようにホーム改良工事を実施した。それに伴い、奥沢駅の武蔵小杉寄りの留置線も、20m車両6両編成が停車出来るよう延長工事を行った^[8]。

連続立体交差化事業

路線近代化と周辺地域の環境改善の一環として、目黒駅から洗足駅までの区間で連続立体交差事業が行われた^[9]。

1997年7月27日に地下鉄直通を前に目黒駅を相次いで地下化。1999年10月10日には、不動前駅付近を高架化した。

2006年7月2日には不動前駅 - 洗足駅間が地下化され、武蔵小山駅と西小山駅も地下駅となった^[10]。この際、武蔵小山駅はホームを2面4線化し、急行列車の待避が可能となった。

• 
  地下化された武蔵小山駅
• 
  地下化後、関連工事が続く武蔵小山駅の地上部分
• 
  工事が行われていた頃の元住吉駅。現在は中央の2線を目黒線が走行している。

東横線複々線化事業

• 多摩川橋梁架替・増設工事（インターネットアーカイブ）
• 新丸子⇔武蔵小杉間線増工事（インターネットアーカイブ）
• 武蔵小杉⇔日吉間線増工事（インターネットアーカイブ）
• 日吉駅改良工事（インターネットアーカイブ）

相鉄線との相互直通運転

2023年3月18日から、東急新横浜線が開通し新横浜駅で相鉄新横浜線との相互直通運転を開始した^{[11][12][13][14]}。 平日朝ラッシュ時に各停・急行列車毎時11本のうち5本が新横浜駅始発。日中時間帯は急行列車毎時4本のうち2本が新横浜駅始発で同線を介して相模鉄道へと直通運転を開始した。目黒線からの直通運転は日中時間帯は相鉄本線海老名駅発着で運転されている。一部列車は、相鉄新横浜線西谷駅、相鉄本線二俣川駅（発のみ）・大和駅（着のみ）、いずみ野線湘南台駅発着が設定されている^{[15][16][17][18]}。

8両編成化

前述したように、旧目蒲線が分割されて本路線と東急多摩川線が誕生したが、本路線は将来的に現行の20m車両6両編成から同8両編成への増強が計画されており^[19]、多くの駅では8両編成の運転を想定した準備工事などがなされている（乗り入れ先の南北線・埼玉高速鉄道線・三田線も同様）。東急は相鉄との直通運転にあわせて目黒線を8両編成とする意向を示し、また車両の増備についての検討も開始した^[20]。

2023年3月からの相鉄との直通運転に先立ち、2022年4月1日より8両運転での運転が順次開始され、東急保有の車両については、相鉄との直通運転開始時までに8両編成化された^[21]。また、目黒線の直通運転先で相鉄との直通運転先である都営地下鉄三田線については2018年6月に、同じく直通運転先の東京メトロ南北線および埼玉高速鉄道線についても2019年3月に、それぞれ8両編成に増強することを発表している^[22][23][24]。

自社車両

目蒲線時代は池上線同様、初代3000系や初代5000系が最後まで使用され、近代化が立ち遅れた路線だった。

• 3000系（8両編成） - 2025年よりリニューアル工事が開始され、車体カラーは3020系ベース、車内は2020系に準じた内装に変更された^[43]。リニューアル第1編成は2025年10月2日から運行を開始した^[44]。
• 3020系（8両編成） ^[19] - 6020系をベースとした相鉄・東急新横浜線開業に備えた車両で、2019年11月下旬に運用を開始した。
• 5080系（8両編成）

• 
  3000系（未更新車）
• 
  3000系（リニューアル車）
• 
  3020系
• 
  5080系

乗り入れ車両

東京メトロ

• 9000系（6・8両編成）

• 
  9000系（1 - 4次車）
• 
  9000系（1 - 4次車、B修工事施工車）
• 
  9000系（5次車）

東京都交通局

• 6500形（8両編成） ^[45]
• 6300形（6両編成）

• 
  6500形
• 
  6300形

埼玉高速鉄道

• 2000系（6両編成）

• 
  2000系

相模鉄道

• 21000系（8両編成）

• 
  21000系

列車番号と車両運用

どの列車がどの車両で運転されるかは列車番号末尾のアルファベットにより区別しており、「K」が東急の車両、「T」が都営地下鉄の車両、「S」が東京メトロの車両、「M」が埼玉高速鉄道の車両、「G」が相鉄の車両^[46]となっている。列車番号は『MY LINE 東京時刻表』（交通新聞社）の列車番号欄にも掲載されている。

また、6桁の数字で表記されている目黒線内の列車番号では上1桁が車両の所属元を表し、2が東急の車両、3が東京メトロの車両、4が都営地下鉄の車両、5が埼玉高速鉄道の車両、6が相鉄の車両となっている。次の上2桁が運用番号を表す（例えば「01K」の場合は目黒線内は「201」となる）。

各事業者間の走行距離調整の関係上、東急車および相鉄車は自社線に乗り入れない列車にも運用されている。

急行

所要時間は目黒駅 - 日吉駅間で最短16分。日中は1時間に4本運転されており、このうち1本が新横浜駅 - 埼玉高速鉄道線浦和美園駅間、1本が新横浜駅 - 南北線赤羽岩淵駅間^{[注釈 10]}、2本が相鉄線・海老名駅 - 都営三田線西高島平駅間の運転となる。2018年3月30日のダイヤ改正後は鳩ヶ谷駅発着の一部列車が赤羽岩淵駅発着となる。線内のみの列車は設定されておらず、すべて東京メトロ南北線・都営地下鉄三田線に直通する。以前はほぼ全列車が武蔵小山駅で各駅停車と接続していたが、2023年3月18日改正で平日朝の上りは原則として奥沢駅での追い抜きに変更された（一部列車は両方とも行い各駅停車を2本追い抜く）。大半の列車は相鉄線内または新横浜駅発着だが、朝夕の一部列車は日吉駅、武蔵小杉駅発着となる。その他にも三田線高島平駅発着の列車や、南北線王子神谷行きの列車が設定されている。なお、乗り入れ先の南北線、埼玉高速鉄道線、三田線は目黒方面のみ「急行」表示を行い、浦和美園・西高島平方面では「各停」または「各駅停車」表示となる。

以前は日中の急行は武蔵小杉駅にて東横線の特急列車に接続（日吉行き⇔元町・中華街方面、目黒方面⇔渋谷方面でそれぞれ接続）していた。これにより、目黒方面と元町・中華街方面との連絡の利便性が考慮されていたほか、特急の停車しない日吉駅から東横線渋谷方面、同じく特急の停車しない田園調布駅・多摩川駅から東横線元町・中華街方面への速達列車利用機会を補完する面も兼ねていた。ただし接続列車としては正式に案内しておらず、どちらかが遅れると接続を行わないこともあった。その後、2013年3月16日ダイヤ改正より、東横線と目黒線の並走区間において、到着時刻を意図的にずらすこととなったため、現在は東横特急（Fライナー）と目黒線急行の接続はしなくなっているほか、白金高輪駅での始発終着列車との接続列車にもなっていない。

基本的に赤色で表記される。

各停

乗り入れ先を含めた各駅に停車する。一部列車は武蔵小山駅で急行と接続するほか、奥沢待避列車もある。終日において日吉駅から南北線・三田線に直通（南北線直通のうち毎時2本は新横浜駅発着）するが、ラッシュ時間帯は新横浜駅発着列車および相鉄線直通列車が、早朝と夜間を中心に奥沢駅・武蔵小杉駅発着区間列車が数本それぞれ設定されており、一部列車は目黒駅 - 日吉駅間のみ運転の線内折り返しとなる。東急新横浜線開業と同時に早朝に武蔵小山駅始発の日吉方面が設定された。また、新横浜駅周辺の日産スタジアムや横浜アリーナでの大規模イベント開催時には三田線系統を中心に新横浜駅まで延長運転される^[47]。

「みなとみらい号」は、2006年8月運転分まで各駅停車で運転していた。

フルカラーLEDは青色、3色LEDは緑色で表記される。

駅別一日平均乗降人員

東急電鉄によると、2025年度の一日平均乗降客者の最多駅は目黒駅であった^[51]。