池袋線（いけぶくろせん）は、東京都豊島区の池袋駅から埼玉県飯能市の飯能駅を経由して同市の吾野駅までを結ぶ西武鉄道の鉄道路線である。駅ナンバリングで使われる路線記号はSI。
歴史的経緯から西武鉄道の鉄道路線は池袋線系統（旧・武蔵野鉄道）、新宿線系統（旧・西武鉄道）とその他の路線に大別でき、支線の狭山線・豊島線・西武有楽町線と池袋線の実質的な延長路線である西武秩父線を併せて「池袋線」と呼ぶことがある。
概要 東京の副都心・池袋から練馬区や埼玉県所沢市、同県入間市などのベッドタウンを経由して同県西部方面を結ぶ東京圏の主要通勤路線の一つである。新宿線と共に西武鉄道の主要路線であり、同線と所沢駅で接続している。さらに西武有楽町線を経由して東京地下鉄（東京メトロ）有楽町線及び副都心線、さらに副都心線を経由して東急電鉄東横線・横浜高速鉄道みなとみらい線との相互直通運転を行っている。
またプロ野球試合やイベント開催時には埼玉西武ライオンズの本拠地である西武ドーム（ベルーナドーム）へ、行楽期には西武秩父線を経て秩父地方への東京都心などからの観光輸送も担っている。
特急「ちちぶ」と土休日の有料座席指定列車「S-TRAIN」、飯能駅 - 西武秩父駅方面間の各駅停車が西武秩父線と直通運転を行っている。武蔵野鉄道時代の1929年に吾野駅まで開業し、吾野駅から先の西武秩父線は1969年に開業した。そのため吾野駅が線路名称上の終点ではあるものの、ほとんどの列車は吾野駅から西武秩父線に直通して西武秩父駅に至ること、さらに飯能駅でスイッチバックを行う必要があることから、基本的に飯能駅止まりの「むさし」を除く特急と一部のS-TRAIN以外の一般列車の運転系統としては池袋駅 - 飯能駅間、飯能駅 - 吾野駅 - 西武秩父駅間で二分されている。さらに一部の各駅停車は西武秩父線経由で秩父鉄道秩父本線への直通運転も行っている。なお、前述の通り飯能駅で運転系統が二分されていることから、池袋駅 - 飯能駅間を池袋線、飯能駅 - 西武秩父駅間を西武秩父線とする鉄道関連書籍や時刻表検索サイト駅探 飯能駅時刻表も見受けられるが、正確な表現ではない。また、沿線に住宅地が広がる池袋駅 - 飯能駅間とは対照的に、飯能駅 - 西武秩父駅間は山間部を走行するため民家の数も疎らであり、飯能駅を境に沿線風景も大きく異なる。
日中の時間帯の東京メトロ副都心線直通系統（飯能駅 - みなとみらい線元町・中華街駅）の列車のうち、各線内を特別料金不要で最速で結ぶ列車に対しては「Fライナー」の愛称がつく。また、2017年より有料座席指定列車「S-TRAIN」を運行しており、平日は通勤輸送に特化して東京メトロ有楽町線に、土休日は観光目的のために副都心線直通系統でみなとみらい線元町・中華街駅 - 西武秩父線西武秩父駅間に運転される。
路線データ 路線距離（営業キロ）：57.8 km 軌間：1,067 mm（狭軌） 駅数：31駅（起終点駅含む） 電化区間：全線（直流1,500 V 架空電車線方式） 複線区間： 複々線：練馬駅 - 石神井公園駅間 (4.6 km) 複線：池袋駅 - 練馬駅間 (6.0 km)、石神井公園駅 - 飯能駅間 (33.1 km)、北飯能信号場 - 武蔵丘信号場間 (1.5 km) 単線：飯能駅 - 北飯能信号場間 (1.3 km)、武蔵丘信号場 - 吾野駅間(11.3 km) 高架区間：桜台駅 - 石神井公園駅間 (5.4 km) 最高速度：105 km/h
沿線風景 池袋 - 練馬 この区間は複線で、池袋駅から江古田駅までは概ね地上を走っており、カーブが続く。線路の両側はずっと住宅地である。
西武鉄道の池袋駅は、頭端式ホーム4面4線と特急専用ホームを有するターミナル駅。同駅構内には2本の引き上げ線がある。同駅の南側では、JR東日本の山手線と、埼京線および湘南新宿ラインが通る山手貨物線を跨ぎながら急カーブで西向きに方向を変えている。そのためこの区間では、列車は最徐行している。その後列車は加速し、かつてここに存在していた上り屋敷駅の跡地を通り抜ける。S字カーブを描いた後、山手通りをくぐると椎名町駅に着く。
椎名町駅を出るとしばらく直線を描く。その後右へカーブすると、東長崎駅に着く。同駅は島式ホーム2面4線で、この池袋駅 - 練馬駅間での各駅停車の待避駅となっている。
東長崎駅を出ると、しばらく都営地下鉄大江戸線と併走しながら直線を描く。その後、列車は減速して左に曲がると、江古田駅に着く。なお、この駅間にはかつて西武市場駅という貨物駅が存在していた。
江古田駅を出ると、環七通りをくぐる。左にカーブしながら地下を走る西武有楽町線と合流する。高架に移行すると、桜台駅に着く。
西武有楽町線がトンネルから出て高架に合流してすぐに、都営地下鉄大江戸線との乗り換え駅で、西武有楽町線・豊島線との分岐駅でもある練馬駅に到着する。同駅は2面6線構造となっており、外側ホームに西武有楽町線との直通列車が発着、内側ホームは池袋線の列車が発着する。最も外側の線路は通過線で、ホームは設置されていない。
練馬 - 石神井公園 練馬駅から石神井公園駅までは高架複々線となる。内側の線路は各駅停車用で、途中駅には島式ホームが設けられている。外側の線路は優等列車用で、途中駅にホームは設けられていない。
練馬駅を出ると、練馬区役所が見えてくる。途中で、豊島線が高架下へ分岐する。目白通りを跨ぐと、中村橋駅に着く。なお、目白通りの架道橋は高架化工事前は線路が下、道路が上を走っていたが、工事完成後は線路が上、道路が下を走るという、いわゆる「逆立体化工事」が一晩で行われた。
中村橋駅を出ると途中で練馬区立美術館と練馬第三小学校が見え、間もなく富士見台駅に着く。この区間は、互いに隣同士の駅が見えるほど駅間距離が短い。
富士見台駅を出て右にカーブした後、環八通りを跨ぐ。石神井東小学校を通過し、石神井川を越えると練馬高野台駅に着く。
練馬高野台駅を出るとすぐに左へカーブし、笹目通りを跨ぐと、島式ホーム2面4線の石神井公園駅に到着する。
石神井公園 - ひばりヶ丘 石神井公園駅から大泉学園駅付近の区間は2015年1月まで高架化工事が実施された。石神井公園駅を出ると、緩行線が急行線に合流し、ここから先は飯能駅まで複線となる。その後、車窓右側に数本の引き上げ線が見える。そして、大泉高校・同附属中学校付近で進行方向左側（南西の方角）が広々とひらけており、気象条件に恵まれると富士山の姿が確認できる。高架部分が間もなく終わり、踏切を越えると大泉学園駅に着く。同駅は後述の狭山ヶ丘駅・稲荷山公園駅と同様に、池袋線の中でも特にホームがカーブしている駅である。
大泉学園駅を出てゆめりあの間を抜けてもしばらく左カーブは続く。その後直線になると加速して、東京都道233号東大泉田無線（保谷街道）とほぼ平行して走る。保谷街道の踏切を越えると、保谷駅に着く。同駅は島式ホーム1面2線と単式ホーム1面1線で、合計2面3線構造となっている。なお同駅の真ん中の線では、同駅始発・終着列車の一部が発着するほか、緩行列車が優等列車の待避をすることもある。
保谷駅を出ると、右手に保谷電留線が見える。これは保谷駅で折り返す列車が一定数存在するためである。その後、保谷高校付近で列車は減速し、大きな右カーブを描く。カーブが終わって直線になると、東京都道36号保谷志木線の踏切を過ぎて間もなく、島式ホーム2面4線のひばりヶ丘駅に到着する。
ひばりヶ丘 - 所沢 ひばりヶ丘駅を出ると、右にカーブする。落合川を渡ると、東久留米駅に着く。池袋駅から同駅までは住宅街がほとんどで、この駅間では緩やかな下り勾配になっている。
東久留米駅を出て野火止用水を渡るまでは、直線で上り勾配となっている。その後、黒目川の橋を渡りながら河岸段丘を越える。すると住宅の密集度は低くなり、林や畑が混在しているところを通る。埼玉県新座市に入ると、野火止用水を渡る。保守用の引き込み線跡地が見えると列車は減速して左へとカーブし、再び東京都に入る。そして新小金井街道を渡ると、変則的な島式ホーム2面4線構造の清瀬駅に着く。同駅で折り返す列車も一定数設定されている。
清瀬駅を出ると、車窓右側には1本の引き上げ線が見える。次の秋津駅までの間は直線が続き、沿線は住宅街や畑がほとんどである。空堀川を越えてしばらくすると秋津駅に着く。ここはJR新秋津駅と隣接しており、両者の社有地を活用して2030年代前半を目処に連絡通路が完成する予定である。
秋津駅を出ると、すぐにJR武蔵野線を跨ぐ。マンションが見えてくると、列車は減速して右にカーブする。そして柳瀬川を渡ると埼玉県に入る。すると、新秋津駅付近からのJR連絡線と併走する状態になり、所沢駅まで3線区間となる。カーブを終えた後は広い丘やゴミ焼却場の煙突が見え、住宅街を走る。大きな団地群が見え、所沢陸橋をくぐると大きく急なカーブを左に曲がる。所沢駅前後は、池袋線有数の急カーブである。なお、かつてこの急カーブの区間には東所沢駅が設置されていた。曲がるとすぐ右側に西武新宿線の線路が見えて、所沢駅に到着する。同駅は3面5線構造をしているが、池袋線だけで見れば、基本的には保谷駅と同様で、2面3線と言える。なお、同駅は改良工事がなされ、駅舎やコンコースが拡大した。
所沢 - 小手指 所沢駅を出ると車窓右側に2本の引き上げ線を見ながら緩い坂を上り、右へ大きく曲がり、すぐに新宿線を跨いで、さらに急カーブは続く。この辺りのカントはきついため、列車は大きく傾く。カーブが終わると次の西所沢駅までは直線が続く。この辺りは住宅街である。しばらくすると、1本の引き上げ線が見える。そこから狭山線との分岐が始まり、複雑な分岐器が連続し、4本の線路となる。そのため、この区間はあたかも線路別複々線のように見える。その後埼玉県道55号所沢武蔵村山立川線の踏切（所沢10号踏切）を越えると、狭山線との分岐駅・西所沢駅に着く。
同駅は3面4線構造となっており、島式ホーム1面2線を相対式ホーム2面2線で挟んだ形となっているが、駅の構造上、同駅で各駅停車が待避をすることはない。なお、狭山線のホームはカーブしている。
西所沢駅を出ると、狭山線はすぐに南方へ分岐する。その後、緩いS字カーブを描きながら国道463号線・東川を越える。沿線には六所神社や住宅街、畑が広がる。S字カーブが終わると、上新井の大踏切（西所沢6号踏切）を越える。その後直線を走りながら、上新井跨道橋で上新井新道を跨ぐ。上新井新道は、近年開通した西武新宿線の新所沢駅から国道463号所沢入間バイパス（小手指バイパス）につながる新所沢駅前通り線である。その後ほどなく小手指駅に到着する。同駅は島式ホーム2面4線構造をしており、同駅で折り返す列車が多数設定されている。
小手指 - 入間市 小手指駅を出た列車は、複雑な分岐器を越えて、車窓右側に小手指車両基地を眺めながら進む。ここまで来ると、車窓には武蔵野の面影残す雑木林や畑が住宅に混ざって見えてくる。また、天気の良い時には富士山が望めることがある。しばらく直線を走ると、貨物輸送時代の側線を残す狭山ヶ丘駅に着く。この側線は深夜に車両が留置される。なお、同駅構内の飯能駅寄りは急カーブとなっている。
狭山ヶ丘駅を出てもまだしばらくカーブは続き、進路を北にとる。その後再び直線を走り、ほどなく対向式ホームの武蔵藤沢駅に着く。この小手指駅 - 入間市駅間の駅は、対向式ホームが多い。同駅構内は通常のバラスト軌道ではなく、コンクリートの省力化軌道で敷設されている。なお、駅舎改良工事と共に駅前は再開発された。
武蔵藤沢駅を出ると、国道463号線（行政道路）の建武橋の下をくぐり過ぎ、左カーブして進路は北西となる。その後、航空自衛隊入間基地の中を通り抜ける。そのため、車窓右側では自衛隊の航空機を多数眺めることができる。かつてはここに、自衛隊への物資輸送のための下原駅という貨物駅が設置されていた。入間基地を抜け終えると稲荷山公園駅に着く。同駅は、狭山ヶ丘駅と同様にホームが大きくカーブしている。このカーブにより、進路は西にとることになる。
稲荷山公園駅を出ると、入間基地の跡地を通りながら再び入間市に入る。そこからは大きな左カーブを描き、分岐器を通ると島式ホーム2面4線の入間市駅に到着する。この駅間は0.9 kmと池袋線の中では特に近いが、急カーブを通るため列車の速度は抑えられる。なお、毎年11月3日の入間基地航空祭開催時は同駅折り返し列車が運行される。だが、入間市駅には上下線間の亘り線が存在しないため、折り返し列車は次の仏子駅の中線を利用して折り返す。また、入間基地の跡地の影響により、入間市駅を過ぎるまでは市街地を一望できない。
入間市 - 飯能 thumb|250px|right|入間川橋梁を渡る6000系 入間市駅を出ると列車は築堤の上を走り、急な右カーブを描きながら国道16号線と霞川を渡る。一瞬ではあるが、入間市の市街地が望め、駅前の高層マンションや各種商業施設（コナミスポーツ、丸広百貨店、i-potなど）が望める。霞川を渡り、カーブを終えると今度はすぐ切り立った崖に沿って、急な左カーブを描きながら走る。そのため進行方向右側の眺めは大変良く、ほんの一瞬だが、車窓の窓一面を空が占める。その後崖を下ると、かつて存在していた黒須駅という貨物駅の跡を通り抜け、国道299号線バイパス・圏央道をくぐると仏子駅に着く。同駅は待避・折り返し用の中線がある。なお、前の入間市駅よりも南に位置する。また、この区間は車窓左側に加治丘陵が見えるため緑に溢れている。
仏子駅を出ると再び築堤の上を走る。右側に大きな団地を眺めつつ、少し右に曲がりながら入間川を渡る。この入間川橋梁は西武鉄道で最も長い橋梁である（延長169.9m）。入間川を渡る際、進行方向左側には使用されていない単線の旧入間川橋梁が錆びた姿を晒している。また、北側の河原ではかつてアケボノゾウの足跡化石が見つかったことがある。入間川橋梁を渡りきると、2009年8月に再有人化されるまで池袋線唯一の無人駅であった元加治駅に着く。同駅からは、かつて入間川に向かう貨物線（岩沢側線）が伸びていた。なお、駅前は駿河台大学へのスクールバスが発着するのみで、普段は閑散としている。
元加治駅を出ると、車窓からの風景は畑から少しずつ住宅地に変わっていく。しばらくしてJR八高線をくぐり抜けると上下線が分かれる。その後、少しずつ住宅の密集度が高くなっていく。そして変電所が見えてくる辺りで、未成線となった飯能短絡線の建設予定地が分かれていく。この辺りでは、緩いS字カーブを描きながら高速で走行する。かつては途中に笠縫信号所があり複線から単線となっていた。カーブを終えると減速し、東飯能駅方面からの単線の線路と合流する。複雑な分岐器を越えると、3面4線の飯能駅に到着する。なお、同駅以東から吾野駅方面へ直通する列車は、特急「ちちぶ」、S-TRAINの土休日列車と快速急行の臨時列車のみとなる。
飯能 - 吾野 この区間は急カーブが連続し、かつ急勾配が続くため、比較的的低速での運転となる。また、前述のとおり飯能駅で運転系統は二分されている。なお、飯能駅から吾野駅方面に進行するにはスイッチバック（方向転換）が必要となるため、飯能駅以西への直通列車は、同駅で進行方向を変えて東飯能駅へと向かう。
飯能駅を出ると、スイッチバックをするため一時的に進路は東となる。その後、複雑な分岐器を一旦戻って吾野駅方面へ進路をとる。その後所沢方面の複線の線路と分岐して、単線となる。飯能市の市街地をみながら北向きに急カーブで進路を変えると、東飯能駅に着く。
同駅は単式ホーム1面1線で、池袋線では唯一の上下相互発着が不可能な棒線駅であるが、ホームの西側には線路一本分の土地がある。これは飯能短絡線（前述）との合流用とされていたが、今後この土地を使う予定はない。また、同駅はJR東日本の八高線と乗り換えができる駅だが、飯能駅より圧倒的に利用者は少ない。その上、西武とJRの改札は分離されており、乗り換えるには一旦改札口を出る必要がある。なお、平日の朝夕ラッシュ時には八高線との乗り換え客で賑わうが、土曜・休日・平日早朝にはハイキング客が改札を出入りする光景も見られる。
東飯能駅を出ると線路は再び急カーブになり、北西に進路を変える。カーブを抜けてすぐのところにある北飯能信号場から再び複線となり、速度を上げる。その後、坂を上って盛土へと移行する。かつて存在していた天覧山駅の跡地を通る。飯能駅からこの辺りまでは住宅地が広がっている。その後、山が近づいてくる。そして武蔵丘信号場付近で減速し、線路は再び単線となって武蔵丘車両基地・武蔵丘車両検修場と分岐する。この区間が複線なのは、飯能駅から武蔵丘への回送列車が通り、運転本数が多くなるからである川島令三『【図説】日本の鉄道 中部ライン 全線・全駅・全路線』第11巻（講談社、2011年）p.74。なお、ここから国道299号線と併走するようになる。その後、しばらく山間部を走行した後は再び平地に戻って、高麗駅に着く。
同駅は、島式ホーム1面2線と側線を1本有する構造となっている。なお、東飯能駅 - 高麗駅の駅間距離は、東吾野駅 - 吾野駅間とともに、池袋線では最長の4.0 kmである。しかし、池袋線の実質的な延長路線で、飯能駅からの直通列車も多数運行されている西武秩父線には、それらよりもはるかに長い、6.1 kmが正丸駅 - 芦ヶ久保駅間に存在する。
高麗駅を出ると、高麗川と併走するようになり、再び山間部を走行する。しばらくすると武蔵横手駅に着く。
武蔵横手駅を出ると、急カーブも多くなり、周辺の山々が少しずつ険しくなってくる。その後ほどなく東吾野駅に着く。
東吾野駅を出てしばらくすると、速度を落として急カーブを描きながら、池袋線では唯一のトンネルである鎌倉坂トンネル（223 m）を通る。その後国道299号線を2度跨ぐと、住宅地が広がる。住宅地を見ながら国道299号線・高麗川と併走して、国道と川が右に分かれると、終点・吾野駅に到着する。なお、同駅は側線を1本有する。また同駅からは、ほとんどの列車が西武秩父線の西武秩父駅へ、さらには土休日の一部列車が秩父鉄道秩父本線の長瀞駅・三峰口駅にまで直通する。
なお、この区間の駅には発車メロディの設備がないため、車両上の乗車促進音を使用するほか、車掌乗務列車では車掌の手笛による出発合図が行われている。
運転 池袋線の運転系統は飯能駅を境に池袋駅 - 飯能駅間と西武秩父線を含む飯能駅 - 西武秩父駅間の2つに分かれている。池袋駅 - 西武秩父駅間を直通運転するのは特急「ちちぶ」と土休日のS-TRAINのみである。以下では主に池袋駅 - 飯能駅間について述べる。飯能駅 - 吾野駅間は「西武秩父線」の項も参照のこと。
基本的に速達列車が途中駅から各駅停車となる郊外電車型の停車パターンである。各駅停車は日中1時間あたり1本の池袋駅 - 飯能駅間の列車以外は、基本的に池袋駅 - 豊島線豊島園駅、石神井公園駅、保谷駅、清瀬駅、所沢駅、小手指駅、狭山線西武球場前駅のいずれかの駅との間の運転であるため、小手指駅 - 飯能駅間は急行・快速・準急が各駅停車の役割を果たす。
速達列車であっても下り列車で以遠各駅停車となる区間では、「各駅停車」として案内されている（後述）。
平日朝ラッシュ時は、速達列車の停車駅を千鳥配置にする千鳥停車を採用することで、各列車の混雑を分散するように配慮されている。そのため、多様な停車パターンの多数の列車種別が運転されている。
飯能駅では西武秩父方面の普通電車と池袋駅発着の急行、準急または副都心線直通の快速急行との相互接続が考慮されている。また練馬駅では原則として副都心線・有楽町線直通電車と池袋駅 - 豊島園駅間の普通電車との接続が考慮されている。
臨時列車 西武ドーム（最寄駅：狭山線西武球場前駅） プロ野球埼玉西武ライオンズの試合をはじめ、コンサートなどイベントなどの開催時には狭山線への臨時列車が多数運転される（新宿線や有楽町線・副都心線からの直通列車もあり）。 羊山公園の芝桜（最寄駅：西武秩父線横瀬駅・西武秩父駅） 4月頃の花の見頃に臨時列車運転。 横瀬車両基地（最寄駅：西武秩父線横瀬駅） 「西武トレインフェスティバルin横瀬」などイベント開催時に臨時列車運転。 巾着田の曼珠沙華（最寄駅：高麗駅） 9月頃の花の見頃に臨時列車運転・特急臨時停車。 武蔵丘車両検修場 6月の「西武・電車フェスタin武蔵丘車両検修場」などイベント開催時に検修場への臨時列車・高麗駅止まりの臨時列車運転。 航空自衛隊入間基地の「入間航空祭」（最寄駅：稲荷山公園駅） 開催日の11月3日に特急臨時停車や入間市駅始発・終着の臨時列車運転。 秩父夜祭（最寄駅：西武秩父線西武秩父駅） 12月3日の大祭にあわせ臨時列車運転。
このほか、2016年4月17日より、西武4000系1本 (4009F) を改造した「旅するレストラン 52席の至福」が、土休日を中心に年間100日程度、池袋駅または西武新宿線西武新宿駅から西武秩父駅まで1往復運行される西武新宿駅発「旅するレストラン〜52席の至福〜」運行開始 - 新宿経済新聞、2016年4月19日西武鉄道、52席だけの「至福」観光電車を公開…定員10分の1に - レスポンス、2016年4月14日。ただし、所要時間は通常と比べて長くなっている。2017年以降は、夕方のみ池袋線池袋駅から飯能方面へ向かい、池袋駅へ戻ってくるコースも用意された。
他社線との直通運転 秩父鉄道方面 池袋線から西武秩父線を経由して秩父鉄道秩父本線に乗り入れている。2023年3月18日改正以降は土休日に下りのみ1本、いずれも飯能駅発で運行される。 西武秩父駅経由で三峰口駅に乗り入れる系統と秩父鉄道線御花畑駅経由で長瀞駅（2007年春の改正までは寄居駅まで）に乗り入れる系統があり、いずれも西武鉄道から秩父鉄道への片乗り入れ運転である。 かつては土休日に限り池袋発着の快速急行、急行計2往復が直通運転を行っていたが、2020年3月14日のダイヤ改正で廃止されている。 2020年4月13日より、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）拡大防止のため直通運転を中止し、長瀞発着は御花畑発着、三峰口発着は西武秩父発着にそれぞれ変更された。 2021年3月13日のダイヤ改正で運転を再開したが、平日の設定を取りやめ、土休日のみの直通運転となった。 2023年3月18日のダイヤ改正で上り（秩父鉄道→西武線方面）の運転が取りやめられ下りのみの直通となったほか、1本が西武秩父線の横瀬駅始発となり、池袋線から直通する列車が1本に削減された。
地下鉄有楽町線方面 練馬駅から西武有楽町線を経由して東京メトロ有楽町線新木場駅まで相互直通運転を実施している。日中は池袋線内は保谷駅（土休日の一部は清瀬発着）・小手指駅発着で1時間あたり各2本で各駅停車で運転される。西武ドームでのイベント開催時には狭山線西武球場前駅発着の列車も運転される。 飯能駅発着の列車は平日は朝1本、夕方1本の到着列車、休日は朝1本発着と夕方3本の到着列車のみである。 2017年3月25日より着席保証列車「S-TRAIN」が運行されており、平日のみ豊洲方面と所沢駅（下りは小手指駅まで）を結んでいる。 2022年3月12日のダイヤ改正で日中は1時間当たり2本減便され4本となる。 地下鉄副都心線・東急東横線・みなとみらい線方面 サムネイル|秋津駅停車中の東急5000系「青ガエル」の準急元町・中華街行き 練馬駅から西武有楽町線・東京メトロ副都心線・東急東横線を経由して横浜高速鉄道みなとみらい線の元町・中華街駅まで相互直通運転を実施している。副都心線に直通する列車はすべて東横線・みなとみらい線まで直通して武蔵小杉駅・菊名駅・横浜駅および元町・中華街駅発着となり、渋谷駅など副都心線内発着の列車は設定されていない。これにより西武の車両は初めて神奈川県内でも運転されることになった。副都心線直通列車は柔軟なダイヤで運行されており、池袋線・副都心線・東横線・みなとみらい線の各社線ごとに種別や車両数もバリエーションが多い池袋線・副都心線・東横線・みなとみらい線内で優等列車となる列車は10両編成、4社線内すべて各駅停車は8両編成が多いが、中には池袋線内各駅停車・副都心線内急行・東横線・みなとみらい線内急行または通勤特急は10両編成、池袋線内準急または快速・副都心線内各駅停車・東横線・みなとみらい線内各駅停車は8両編成、池袋線内各駅停車・副都心線内各駅停車・東横線・みなとみらい線内急行は8両編成または10両編成などのパターンが存在する。。 池袋線内は小手指駅発着快速急行（練馬駅に停車、副都心線内急行、東横線・みなとみらい線内特急）が1時間に2本、石神井公園駅発各駅停車（副都心線内各駅停車、東横線・みなとみらい線内各駅停車）が2本、同駅着列車はうち1本は準急となる。 なお2022年3月12日のダイヤ改正で飯能発着の快速急行は土休日の一部のみとなった。 西武ドームでのイベント開催時には狭山線西武球場前駅発着の列車も運転される - 西武鉄道、2013年1月22日、2013年1月23日閲覧。その際、快速急行小手指駅行きを西武線内は快速として運転し、ひばりヶ丘駅で保谷駅から回送される同駅始発の快速急行小手指駅行きに乗り継ぐパターンが組まれ、ひばりヶ丘駅で快速急行小手指駅行きを待ち合わせる各停小手指駅行きは清瀬駅で快速西武球場前駅行きの待ち合わせとひばりヶ丘駅始発の快速急行の通過待ちをする。これは、西所沢駅に快速急行が停車しないことによるものであり、『西武時刻表』第25号で該当する列車に注釈がつけられている。 2014年より、入間基地航空祭開催時は一部の小手指駅発着列車を入間市駅または飯能駅発着に延長するほか、最寄りの稲荷山公園駅を快速急行は通過するため、西武線内は快速急行ではなく、入間市駅行きと飯能駅行きは快速・準急、飯能駅発と入間市駅発は急行として運行される。かつては仏子駅発着も設定されていたが、現在は入間市駅発着に短縮されている。 2016年よりFライナーが設定された。また、東急車10両編成の運用が変更され、回送で武蔵丘信号場まで乗り入れるようになった。 2017年3月25日より着席保証列車「S-TRAIN」が設定されており、休日のみ元町・中華街方面と所沢駅・飯能駅・西武秩父駅を結んでいる。 2023年3月、東急電鉄と相模鉄道は東横線の日吉駅から新横浜駅を経て、相鉄線西谷駅までの間に約10kmに及ぶ東急新横浜線・相鉄新横浜線（相鉄・東急直通線）を開業したが、西武鉄道との相互直通運転は実施されない。
日中の運行本数 2023年3月18日改正の現行ダイヤでの日中（平日は11時〜14時、土休日は12時〜13時）の1時間あたりの運行本数は以下のようになっている。なお、※印の吾野駅 - 西武秩父駅間は西武秩父線であるが、上述のように、運行系統は飯能駅 - 吾野駅間と一体化しているため、まとめて記す。
+2023年3月18日改正ダイヤの日中の運行パターン種別＼駅名………………※備考特急「ちちぶ」 1本 快速急行（Fライナー）colspan="3" 元町・中華街… 2本 急行 3本 準急colspan="3" 元町・中華街→ 下りのみ1本 1本 2本 各停 4本…豊島園 colspan="3" 元町・中華街… 下り1本上り2本colspan="3" 新木場… 2本 1本 2本 colspan="3" 新木場… 2本1本 平日1〜2本土休日2本
列車種別 現在の種別 特急
1969年10月14日のダイヤ改正で新設『鉄道ピクトリアル』2020年3月号（通巻970号）西武鉄道特急車の50年 西武特急略年表 p.18 - p.19。
池袋駅 - 飯能駅・西武秩父駅間を運転する有料特急。平日の定期列車で唯一西武秩父線への直通運転を行う種別であり、池袋駅と西武秩父駅の間を最短77分で結ぶ。以下の列車が運転されており、2020年3月14日のダイヤ改正以降は全て8両編成の001系で運行されている2020年3月14日（土） ダイヤ改正を実施します 2020年1月29日 西武鉄道。