日比谷線直通運転ネットワーク

直通運転はまず東武側から始まった。1962年5月31日に北側区間が開業すると、東武伊勢崎線との相互直通運転が開始され、当初は北越谷まで運転された。これにより日比谷線は、東京メトロ（当時の帝都高速度交通営団）として初めて私鉄と直通運転を行う路線となり、都営浅草線に次ぐ東京の地下鉄で2番目の直通路線となった。東武との直通は伊勢崎線沿線の移動を一変させ、それまで北千住で乗り換えるか浅草で折り返していた通勤客が、上野や銀座へ直行できるようになった。需要は予想を大きく上回り、東武伊勢崎線から日比谷線への終日の直通客は1962年の約15,658人から1968年には約86,094人へ増加し、小菅 - 北千住間のラッシュ1時間あたりの通過量も同じ期間に約20,571人から約51,578人へ増えた。東武側の直通区間はその後段階的に延長され、1966年に北春日部、1981年に東武動物公園に達した。

東急側は全線開通とともに始まった。1964年8月29日、東銀座 - 霞ケ関間の最終区間が開業して中目黒 - 北千住間の全線が1964年東京オリンピックの直前に開通し、東急東横線との相互直通運転が開始されて、当初は日吉まで運転された。東横線からの直通客は、その終着駅である渋谷まで利用する乗客も多かったため、東武からの直通客ほどには増加しなかった。

ネットワークの南側はのちに解消された。2013年3月16日、東急東横線との相互直通運転が終了した。同日、東横線は代わって東京メトロ副都心線との直通運転を開始し、中目黒での日比谷線との接続は断たれた。以後、すべての日比谷線列車は中目黒で折り返している。同じ2013年のダイヤ改正では、存続した東武側の直通区間が東武日光線経由で南栗橋まで延長された。現在、ネットワークは北側の東武方面のみで運転されており、列車は北千住で東武スカイツリーライン（東武伊勢崎線）へ直通し、さらに東武日光線を経由して南栗橋まで運転されるほか、一部のラッシュ時の列車は竹ノ塚・北越谷・北春日部などで折り返す。2020年6月6日に加わった有料座席指定列車「THライナー」は、東武伊勢崎線経由で久喜との間を、日比谷線と東武線をまたいで運転される。日比谷線の資産は、旧帝都高速度交通営団のネットワークの他の部分と同様、2004年の同営団の民営化に伴い東京メトロへ引き継がれた。

現在の直通運転は北側でのみ行われている。列車は北千住で東武スカイツリーライン（東武伊勢崎線）へ直通し、さらに東武日光線を経由して南栗橋まで運転される。一部のラッシュ時の列車は竹ノ塚・北越谷・北春日部などで折り返す。有料座席指定列車「THライナー」は、東武線との間を久喜まで直通する。かつての南側、中目黒での東急東横線との相互直通運転（1964年 - 2013年）は終了し、現在すべての日比谷線列車は中目黒で折り返している。

• 19571957年9月24日、帝都高速度交通営団（現・東京メトロの前身）・東武鉄道・東急電鉄の3事業者が、日比谷線開業後に相互直通運転を行う旨の覚書を取り交わし、開業前に直通運転の枠組みを定めた。
• 19621962年5月31日、日比谷線の北側区間が開業し、東武伊勢崎線との相互直通運転が開始された。当初の直通区間は北越谷までであった。これにより日比谷線は、東京メトロ（当時の帝都高速度交通営団）として初めて私鉄と直通運転を行う路線となり、都営浅草線に次ぐ東京の地下鉄で2番目の直通路線となった。
• 19641964年8月29日、東銀座 - 霞ケ関間の最終区間が開業して中目黒 - 北千住間の全線が開通し、東急東横線との相互直通運転が開始された。当初の直通区間は日吉までであった。開業は1964年東京オリンピックの式典の直前であった。
• 19661966年9月1日、東武伊勢崎線への直通運転区間が北春日部まで延長された。
• 19811981年3月16日、東武伊勢崎線への直通運転区間が東武動物公園まで延長された。
• 20132013年3月16日、東急東横線が東京メトロ副都心線との直通運転を開始するのに合わせて、東急東横線との相互直通運転が終了し、以後すべての日比谷線列車は中目黒で折り返すようになった。同日、東武線への直通運転区間が東武日光線経由で南栗橋まで延長された。
• 20202020年6月6日、有料座席指定列車「THライナー」の運行が始まり、東武伊勢崎線経由で久喜との間を結ぶ、日比谷線と東武線をまたぐ列車として運転を開始した。