1992年9月11日のダイヤ改正から朝ラッシュ時に鷺沼始発の上り急行が2本設定され、さらに1995年11月24日のダイヤ改正で1本追加されて、計3本が運転されていたが、2004年10月19日のダイヤ改正からすべて長津田始発に変更され消滅している。

2007年4月5日のダイヤ改正で、平日朝ラッシュ時に運転されていた上り急行のうち朝8時台に渋谷駅に到着する13本について準急に置き換えられた。また、2014年6月21日のダイヤ改正では平日朝ラッシュ時の下り急行も準急に置き換えられ、これにより朝ラッシュ時には急行は上下とも運転されなくなった。

あざみ野駅・南町田グランベリーパーク駅には運転開始当時は停車していなかった。

あざみ野駅は、1993年3月18日の横浜市営地下鉄3号線（ブルーライン）の新横浜駅 - あざみ野駅間開業により地下鉄との乗り換え駅となると、その後港北ニュータウンの開発の進捗とともに駅の利用客が増加した。横浜市から2000年にあざみ野駅への急行停車の要望が出されたことを受け、2002年3月28日から同駅が停車駅に加えられた[32]。なお、あざみ野駅への急行停車の実施に際して、事前に鉄道建設・運輸施設整備支援機構のGRAPE(GIS for Railway Project Evaluation)と呼ばれるシステムを使用して、急行を停車させた場合の地域への影響と路線の需要の予測を行った結果、停車に伴う所要時間の増加により長津田以西からの需要が減少するという解析結果が得られた[72]ため、都心方面との所要時間を短縮することによって需要の減少を抑制する対策として、所要時間短縮のため藤が丘駅に上り通過線を新設する改良工事が行われた。

南町田グランベリーパーク駅（旧・南町田駅）は、2000年（平成12年）4月21日に開業したショッピングモール「グランベリーモール」の最寄り駅となったことから、同年7月15日から夏休み・年末年始・ゴールデンウィーク中の土曜・休日などに臨時停車するようになり、2006年3月18日のダイヤ改正から土曜・休日に限り正式な停車駅となった。その後、跡地に建設されたグランベリーパークの街びらきに先立ち、2019年10月1日より平日も終日停車駅となった。

2021年3月13日のダイヤ改正で日中時間帯の東武線・半蔵門線 - 中央林間駅間の急行が1時間あたり4本から3本に減便。大井町線直通の急行は1時間あたり大井町駅 - 溝の口駅・中央林間駅間各2本ずつから大井町駅 - 中央林間駅間3本に変更された。
準急

種別表示は基本的に緑色で表記される。急行の停車駅に加え、渋谷駅 - 二子玉川駅間と長津田駅 - 中央林間駅間の各駅に停車する。

平日朝ラッシュ時の速達列車は準急のみである。田園都市線の熾烈な混雑（特に二子玉川駅 - 渋谷駅間）を緩和する措置である。また、多くの乗客が乗降する渋谷駅が1面2線の島式ホームであり、裁ききれないため、二子玉川から渋谷まで各駅に停車することにより、渋谷駅付近での電車の接近、つまり、全体の遅延を軽減させるためでもある（「準急の運転」の節も参照）。

日中時間帯は急行を補完する形で20分間隔で運転される（行先は全て押上行き）。日中は二子玉川駅・溝の口駅で同方向の大井町線各駅停車（二子新地駅・高津駅停車）と接続するダイヤが組まれている。
沿革

2007年4月5日のダイヤ改正で新設された種別である。急行への乗客集中を緩和して列車遅延の抑制を図る目的で、平日朝ラッシュ時の上り急行のうち朝8時台に渋谷駅に到着する13本全てを準急に置き換えた（詳細は「準急の運転」の節を参照）。翌年2008年3月28日のダイヤ改正より運転時間帯を10分拡大し（渋谷着7時50分 - 9時00分）運転本数が16本に増加したほか、2012年3月17日のダイヤ改正ではさらに拡大（渋谷着7時42分 - 9時05分）して20本となった。当初は長津田始発のみの運転だったが、2008年のダイヤ改正より中央林間始発も設定されている。

2014年6月21日のダイヤ改正で平日朝ラッシュ時の下りにも急行を置き換える形で設定され、加えて平日・土休日の日中にも上下線で毎時2本が新設されたことで、運転時間帯が大幅に拡大した[44]。また、この改正で停車駅に南町田駅が加えられた[73]。

2016年3月26日のダイヤ改正では、平日夕夜間の上り急行の半数を準急に置き換え、さらに運転時間帯が拡大された。

2019年10月1日のダイヤ改正より長津田駅 - 中央林間駅の間で各駅に停車するようになった[49][74]。

2021年3月13日のダイヤ改正では、5時台の上り及び24時台の下りの急行が準急に置き換えられ、運行時間が拡大された。また、日中時間帯の準急が1時間あたり2本から3本に増便された。
各駅停車

種別表示は基本的に青色で表記される。車両側の表記は基本的に「各停」であるが、半蔵門線内では東京メトロの方針により「各駅停車」と表示される（フルカラーLED案内表示器搭載車両のみ）。

昼間時は毎時6本運転されている（内訳は上りは中央林間駅 - 押上駅間の列車が3本、中央林間駅 - 南栗橋駅間の列車が3本となる。下りは久喜駅 - 中央林間駅間の列車が3本、南栗橋駅 - 中央林間駅間の列車が3本となる）。

途中駅で急行・準急との接続が行われており、日中・夜間は二子玉川駅（大井町線直通急行とのみ）・鷺沼駅・長津田駅のうち1 - 2駅程度で実施される。これに加えて日中時間帯を中心に桜新町駅で急行、梶が谷駅・江田駅（下りのみ）・藤が丘駅（上りのみ）で準急の通過待ちをする列車がある。朝ラッシュの最混雑時間帯には速達列車（準急）の追い抜きは梶が谷駅・江田駅・藤が丘駅（上りのみ）での通過待ちが中心であり、準急との接続は長津田駅で行われるのみである。

田園都市線は営業距離が長く、待避設備が多いため、急行・準急に抜かれずに終点まで先行する各駅停車は早朝・深夜のみとなっている。
大井町線直通列車溝の口駅に停車する大井町線用の6000系を使用した大井町線直通急行列車。10両編成の田園都市線用車両よりも短い6両編成（当時）で運転するため、ホームの中央に停車している。大井町線用の8500系5両編成（カラーリングや編成が田園都市線用とは異なる。現在は運用終了）「東急大井町線#運行形態」も参照

田園都市線と大井町線は二子玉川駅を介して一部の列車が直通運転を行っている。直通列車は両線が並行する二子玉川駅 - 溝の口駅間では田園都市線の線路を走行する。

大井町線用の車両で運転されるが、同路線用の9000系・9020系には田園都市線内での誤乗防止を図るため先頭車の前面の帯を赤と黄のグラデーションにするとともに先頭車の前面下部と側面窓間に「大井町線」を表すステッカーが貼付されている。
急行

平日・土休日の日中に上下線で毎時3本と、夜間には下り列車が運転されるほか、平日の早朝に1本上り列車が運転される。直通運転する列車は日中は大井町駅 - 中央林間駅間の運転であるが、夜間は長津田駅発着となる。朝夜間の列車については一部異なるものの、おおむね二子玉川駅・鷺沼駅・長津田駅で田園都市線の各駅停車と接続しており、渋谷駅 - 用賀駅間ならびにつくし野駅 - 中央林間駅間、田奈駅 - 梶が谷駅の各駅への利便性も確保されている。

大井町線への直通列車は、土休日朝に臨時列車として運行が開始された後、2006年3月18日のダイヤ改正から定期化された[35]。当初は大井町線は各駅停車のみの運転であり、直通急行についても田園都市線内は急行運転となっていた。また、5両編成（現在の各駅停車用）車両を使用して運転されていたが、2008年3月28日のダイヤ改正で大井町線にも急行が新設されたことから、直通急行についても全区間で急行運転とされた。同時に急行用車両6000系6両編成が導入され、充当されるようになった。

日中の直通運転については、2011年5月28日に改正された東日本大震災による節電ダイヤにおいて、平日に毎時2本が設定されたのが最初である。これは同年9月10日に震災前のダイヤに戻るまで実施され、その後の2012年3月17日のダイヤ改正では土休日に定期列車として運転されるようになった。2019年10月1日のダイヤ改正より平日の設定が復活し、同時に運行区間が中央林間駅まで延長された[49][74]。
各駅停車

早朝・深夜帯のみ、鷺沼車庫に入出庫する列車を活用して大井町線直通の列車が運転されている。全列車が二子新地駅・高津駅に停車する青各停のみの運行で緑各停は運行されない。
廃止された種別
快速

1968年10月1日から1996年4月25日まで運転されていた優等列車である。大井町駅発着の「通勤快速」と渋谷駅・半蔵門線内発着の「快速」があった。ともに表示上は「快速」であり、ここではどちらも同じ快速として扱う。

1968年の設定当初は、朝ラッシュ時間帯に「通勤快速」と称して大井町行きの快速が運転されていた（上り列車のみ、二子玉川園駅 - 大井町駅間は各駅に停車）。1977年11月16日より日中に「お買い物快速」と銘打って新玉川線直通の快速の運転が開始された。1979年8月12日に大井町線分離が行われ、大井町行き快速の運転を終了して終日にわたり新玉川線直通の快速が運転されるようになった。1983年1月22日より朝夕ラッシュ時に急行が新設され、快速ともに運転された[27]。1989年1月26日の半蔵門線・半蔵門駅 - 三越前駅間延伸のダイヤ改正で平日の朝・夕ラッシュ時および土曜朝ラッシュ時の快速を、1996年4月26日のダイヤ改正で残るすべての快速を、それぞれ急行に移行し、快速の運転は終了した。