前述の通り、東京メトロ日比谷線及び東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線と相互直通運転を行うことで、都心直通による利便性の向上と長編成による輸送力の確保を実現している。 東京メトロ日比谷線 1962年に直通運転を開始。北千住駅を介し、日光線南栗橋駅まで相互直通運転を実施している。有料着席保証列車の「THライナー」に限り、久喜駅まで相互直通運転を実施している。当初から18m級3ドア車が運用に充当され、1990年からラッシュ時の対策として5ドア車が運用に充当された。その後の混雑緩和とホームドア設置に伴い、2020年までに全列車が20m級4ドア車7両編成に置き換えられた。「THライナー」を除く全列車が各駅停車であり、北千住駅 - 北越谷駅間の複々線区間では内側2線の緩行線を走行する。 東京メトロ半蔵門線・東急田園都市線 2003年に直通運転を開始。押上駅を介し、久喜駅および日光線南栗橋駅まで相互直通
