日比谷線は島式ホーム1面2線を有する地下駅である。改札は地下1階、ホームは地下3階にある。中目黒側に引き上げ線があり、夜間留置も設定されている（北千住駅より回送で入庫）。丸ノ内線霞ケ関駅の建設時に、地下鉄2号線（日比谷線）の建設が確定していたことから、あらかじめ丸ノ内線霞ケ関駅のトンネル構築下部に2号線用の駅躯体が構築されていた[14]。

千代田線は島式ホーム1面2線を有する地下駅である。改札は地下2階、ホームは地下1階にあるため、ホームから地上に出るには一旦下の階を経由することになる（ホームから上階への階段はない）。建設地点には旧・海軍省の地下防空壕跡があったため、このうちの約半分を取り壊して建設された[15]。代々木上原方に引き上げ線があり、夜間留置も設定されている（平日は北綾瀬駅より回送、土休日は深夜の当駅終着列車で入庫）。

丸ノ内線と千代田線の乗り換えには日比谷線ホームを経由する必要があり、東京メトロの資料によると5分程度かかる。なお丸ノ内線ホームと千代田線ホームを直接連絡する改札内通路はない。

千代田線の国会議事堂前寄りに有楽町線桜田門駅につながる連絡線（単線）がある[16]。主に回送列車が使用するが[16]、営業列車では「千代田ワープ号」などのイベント列車が走行した事例がある。2008年（平成20年）5月3日からは、小田急電鉄の特急ロマンスカー「ベイリゾート」が年間30日程度運行されていたが、当駅はスイッチバックで連絡線に入るために運転停車し、乗降は取り扱わなかった。なお、「メトロはこね」「メトロえのしま」「メトロモーニングウェイ」「メトロホームウェイ」は当駅に営業停車する。

駅務管区所在駅であり、霞ケ関駅務管区として霞ケ関地域、六本木地域、溜池山王地域を管理する[17]。
のりば

番線路線行先[18]
丸ノ内線ホーム（地下2階）
1 丸ノ内線荻窪・方南町方面
2池袋方面
日比谷線ホーム（地下3階）
3 日比谷線中目黒方面
4北千住・久喜・南栗橋方面
千代田線ホーム（地下1階）
5 千代田線代々木上原・伊勢原方面
6北綾瀬・我孫子・取手方面

（出典：東京メトロ:構内図）

2020年6月6日から運行を開始している座席指定列車「THライナー」は、久喜発の列車の場合、当駅 - 恵比寿駅間はフリー乗降区間となるが、当駅始発久喜行きの列車の場合、東京メトロ線内のみの利用ができない[19][20]。

当駅始発のTHライナーは、基本的に中目黒駅終着列車の折り返し回送で送り込まれる。ただし土休日の一部については、北千住駅終着列車が当駅まで回送され送り込まれる運用となっている。


A2番出入口（2010年5月）

桜田通り方面改札（2022年11月）

虎ノ門方面改札（2022年11月）

1番線ホーム（2022年11月）

2番線ホーム（2022年11月）

3・4番線ホーム（2022年11月）

5・6番線ホーム（2022年11月）

発車メロディ

全てのホームにおいて、スイッチ制作の発車メロディ（発車サイン音）を使用している[21][10][11]。

番線路線曲名作曲者
1 丸ノ内線Tokyo Line谷本貴義
2スマイル電車福嶋尚哉
3 日比谷線明日への序章塩塚博
4今日も一日福嶋尚哉
5 千代田線memoir
6穏やかな午後を

改札口

A1 - A7（丸ノ内線・日比谷線）

A8 - A10（日比谷線）

A11 - A13（千代田線）

B1 - B3（丸ノ内線）

C1 - C4（千代田線）

改札内で各線のホームに連絡しているため、他の路線の改札の利用が可能。
利用状況

東京メトロ - 2022年度の1日平均乗降人員は121,447人である[メトロ 1]。東京メトロ全130駅の中では新宿三丁目駅に次いで第17位。この値は東京メトロ線同士の乗換人員を含まない。

東京メトロ線同士の乗換人員を含んだ、2018年度の路線別1日平均乗降人員は以下の通りである[乗降データ 1]。

丸ノ内線 - 133,807人 - 同線内では池袋駅、新宿駅、東京駅、赤坂見附駅、大手町駅、新宿三丁目駅、銀座駅に次ぐ第8位。

日比谷線 - 141,176人 - 同線内では北千住駅、中目黒駅、茅場町駅、銀座駅、日比谷駅に次ぐ第6位。

千代田線 - 104,967人 - 同線内では綾瀬駅、北千住駅、代々木上原駅、大手町駅、表参道駅、西日暮里駅、日比谷駅、明治神宮前駅、新御茶ノ水駅に次ぐ第10位。



年度別1日平均乗降人員

近年の1日平均乗降人員推移は下表の通り。

年度別1日平均乗降人員[乗降データ 1]年度営団 / 東京メトロ
1日平均
乗降人員増加率
1999年（平成11年）127,349
2000年（平成12年）125,311−1.6%
2001年（平成13年）125,6790.3%
2002年（平成14年）121,483−3.3%
2003年（平成15年）121,078−0.3%
2004年（平成16年）118,254−2.3%
2005年（平成17年）120,1951.6%
2006年（平成18年）123,0652.4%
2007年（平成19年）130,7486.2%
2008年（平成20年）130,020−0.6%
2009年（平成21年）130,0450.0%
2010年（平成22年）129,036−0.8%
2011年（平成23年）128,226−0.6%
2012年（平成24年）135,0355.3%
2013年（平成25年）140,2413.9%
2014年（平成26年）141,3750.8%
2015年（平成27年）146,1623.4%
2016年（平成28年）148,9441.9%
2017年（平成29年）150,6281.1%
2018年（平成30年）152,8181.5%
2019年（令和元年）151,977−0.6%
2020年（令和02年）[メトロ 2]113,846−25.1%
2021年（令和03年）[メトロ 3]110,710−2.8%
2022年（令和04年）[メトロ 1]121,4479.7%

年度別1日平均乗車人員（1958年 - 2000年）

近年の1日平均乗車人員推移は下表の通り。

年度別1日平均乗車人員年度丸ノ内線日比谷線千代田線出典
1958年（昭和33年）[備考 1]1,646未開業未開業[東京都統計 1]