地下鉄が関係するものについては後述

事業者名路線名境界駅事業者名路線名備考
IGRいわて銀河鉄道いわて銀河鉄道線目時駅青い森鉄道青い森鉄道線
東武鉄道伊勢崎線 - 日光線 - 鬼怒川線新藤原駅野岩鉄道会津鬼怒川線[* 1]
JR東日本 - 会津鉄道磐越西線 - 只見線 - 会津線会津高原尾瀬口駅
新京成電鉄新京成線京成津田沼駅京成電鉄千葉線新京成の車両のみ
西武鉄道池袋線 - 西武秩父線御花畑駅・西武秩父駅秩父鉄道秩父本線西武の車両のみ
東京地下鉄（東京メトロ） - 小田急電鉄千代田線 - 小田原線小田原駅小田急箱根鉄道線（箱根登山電車）小田急の車両のみ[* 2]
えちごトキめき鉄道日本海ひすいライン市振駅あいの風とやま鉄道あいの風とやま鉄道線[* 3]
IRいしかわ鉄道IRいしかわ鉄道線倶利伽羅駅
大聖寺駅ハピラインふくいハピラインふくい線
福井鉄道福武線田原町駅えちぜん鉄道三国芦原線[* 4]
阪急電鉄宝塚本線川西能勢口駅能勢電鉄妙見線 - 日生線[* 5]
阪神電気鉄道本線 - 阪神なんば線大阪難波駅近畿日本鉄道難波線 - 大阪線 - 奈良線[* 6]
阪神電気鉄道本線 - 阪神神戸高速線（旧・神戸高速鉄道東西線）西代駅山陽電気鉄道本線[* 7]
阪急電鉄阪急神戸高速線（旧・神戸高速鉄道東西線支線）新開地駅阪神電気鉄道（神戸高速鉄道東西線） - 山陽電気鉄道阪神神戸高速線 - 山陽本線[* 8]
南海電気鉄道高野線中百舌鳥駅泉北高速鉄道泉北高速鉄道線
^ 東武鉄道 - 野岩鉄道 - 会津鉄道の3社間で、特急「リバティ会津」（東武車）及び快速「AIZUマウントエクスプレス」（会津鉄道車）で直通運転している。会津鉄道からJR東日本へは会津鉄道の車両のみの片乗り入れ（磐越西線へは土休日の快速「AIZUマウントエクスプレス」臨時延長運転のみ）。
^ 特急ロマンスカーが中心で、東京メトロ千代田線へ乗り入れる列車も運行される。特急以外の列車はごく一部を除き直通運転していないが、小田急の車両による小田急箱根鉄道線内の折り返し運行がされている。
東京メトロと小田急の境界駅は代々木上原駅。
^ えちごトキめき鉄道の車両は直江津駅 - 泊駅間、あいの風とやま鉄道の車両は糸魚川駅 - 金沢駅間、IRいしかわ鉄道の車両は富山駅 - 福井駅間、ハピラインふくいの車両は金沢駅 - 敦賀駅間での運行。下り1本のみ妙高はねうまライン新井駅へ乗り入れる。
^ 低床車のみの直通で、えちぜん鉄道側は田原町駅 - 鷲塚針原駅間のみの運用。但し、回送としては福井口駅 - 田原町駅間にも乗り入れる。
^ 料金不要の特急列車「日生エクスプレス」のみ。以前は阪急電鉄の車両による片乗り入れだったが、2014年8月1日に阪急電鉄の車両（6000系）の1編成が能勢電鉄に譲渡され、変則的な相互乗り入れとなった。ただし、能勢電鉄に譲渡された車両は阪急宝塚線の他の車両とともに運用されており、本数の少ない直通運転列車で運用されることはまれである。
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近鉄の車両は、阪神との直通運転に使われない車両でも阪神の桜川駅までの1駅間のみ回送列車として乗り入れる。

近鉄・阪神なんば線は10両編成の列車が運転されるが、阪神本線は8両編成以下のみ対応のため、途中の尼崎駅で増解結する列車がある。

阪神の車両によるごく一部の列車は、神戸高速線新開地駅発で運行されていた時期もあった。

関西での大手私鉄同士の直通運転は、前述した、奈良電気鉄道を1963年に吸収した近畿日本鉄道（京都線・奈良線）と京阪電気鉄道（本線・宇治線）との1968年の直通運転終了以来41年ぶりである。