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　東京メトロ南北線は都市高速鉄道計画7号線として計画および建設され、最初の区間の駒込〜赤羽岩淵間が1991年11月に開業。当時の区間は他の営団地下鉄の路線から孤立された区間であった為に、車両搬入の際に、メーカーで完成した車両を王子神谷駅近くの王子車両基地まで陸送されてから、車庫の地下へ搬入する方式を採っていた。その後1996年3月には駒込〜四ツ谷間が延伸され、編成も4両編成から6両編成へと増強されたほか、1997年には溜池山王、2000年9月26日には目黒まで開通し、東急目黒線への乗り入れを開始し、2001年3月28日には埼玉高速鉄道線へも乗り入れを開始し、今日の路線ネットワークが完成している。

運行内容

　南北線は目黒駅において東急目黒線と、赤羽岩淵駅において埼玉高速鉄道線と相互乗り入れを行っていると同時に目黒駅から白金高輪駅までの区間は都営三田線と線路を共用し、建設を受け持った東京メトロが第1種鉄道事業者、東京都交通局が第2種鉄道事業者になっており、三田線も目黒駅において東急目黒線と乗り入れている。この区間では南北線と三田線との交互運転になっている関係から、白金高輪駅にて直通と折返しが交互になるように配慮されている。従って南北線からの目黒折り返しは臨時の時を除いて設定されていない。また赤羽岩淵から乗り入れている埼玉高速鉄道線はほぼ終日に亘って浦和美園駅（一部の列車は鳩ヶ谷駅）まで南北線と相互乗り入れを実施している。

日中時間帯における運行内容

　2019年3月16日改正における南北線の日中時間帯における運行パターン内容は以下の通りで、直通先の一つである東急目黒線や埼玉高速鉄道線と一体化されている関係で、東急目黒線および埼玉高速鉄道線もここでは記載する。

運行車両

　運行車両は東京メトロ車両が9000系、東急車両が3000系と5000系（5080番台）、埼玉高速車両では2000系の各6両編成の車両が乗り入れている。また南北線の各駅ではホームドアが設置されている為にワンマン運転を実施している関係で、保安装置等はATCおよびATOを使用している。

　車両運用においては、東京メトロならびに都営地下鉄各線と同様に、番号ごとによって運用される車両が決まっている。（後述）

　なお目黒駅〜白金高輪駅間は都営三田線も走っているものの、ここでは南北線を走る車両について記述する。

東京メトロ所属車両

　南北線を走る本家の東京メトロ車両は9000系車両であり、前期型と後期型の2種類に分けられている。車両運用では30〜78の偶数番号^[1-1]が使用され、アルファベットでは「Ｓ」の記号で運用されている。

東京メトロ9000系前期型 　当時の営団地下鉄南北線の開業用として1991年に登場した車両。営団地下鉄初のVVVFインバーター制御を採用したほか、ATOによるワンマン運転機能を装備し、当時の地下鉄路線としては新技術を盛り込んだ路線や車両として登場した。最初の区間であった駒込駅から赤羽岩淵駅までの時は4両編成であったが、1996年に駒込駅から四ツ谷駅まで延長された時には6両編成へ増強。さらに1997年の溜池山王駅や2000年の目黒駅への延長時にも6両編成で登場し、2015年現在は21編成126両が在籍している。

東京メトロ9000系後期型 　南北線においての輸送力増強用として2009年に登場した車両。1991年から2000年までに製造された車両と形式は同じであるものの、有楽町線および副都心線用の10000系車両をベースに設計されている点が特徴的になっている。また車内デザインや前面のデザインも一新されており、営団地下鉄時代とは違う雰囲気も醸し出しているのも後期型車両の特徴的な点である。当該車両は6両編成にて現在2本在籍している。

他社所属車両

　一方の他社所属車両では東急車両の3000系と5080系、埼玉高速車両の2000系がそれぞれ運用され、車両運用では東急車両が02〜28、埼玉高速車両が80以降の偶数番号^[1-2]が使用されており、アルファベットでは東急は「Ｋ」、埼玉高速は「Ｍ」の記号で運用されている。

東急3020系

東急3000系

東急5080系

埼玉高速鉄道2000系

相鉄21000系

東急3020系

　東急にて導入されている2020系および6020系を基本とし、2019年11月より運用を開始した車両。8両編成にて製造されたものの、2022年度に予定されている相鉄線との乗り入れまでは6両編成で運用されている。現在は3編成が在籍しており、3000系と5080系と共通運用されている。

東急3000系

　当時の東急目蒲線から南北線および都営三田線へ乗りれるために1999年に登場した東急の通勤型車両。登場当初は8両編成の第1編成のみで暫定的に東急東横線において急行で運用されていた。その後第2編成以降が登場した2000年以降からは6両化され、12編成が出揃ったうえで2000年8月6日の東急目黒線の発足とともに本格的な営業運転を開始し、同年9月26日には目黒駅から南北線や都営三田線、さらには2001年3月28日からは埼玉高速鉄道線へそれぞれ乗り入れを開始している。その後2001年には第13編成が増備され、2015年現在は6両編成13本の計78両が在籍している。

東急5080系

　東急目黒線内においての輸送力増強用として、2003年に登場した東急電鉄における標準型車両5000系の目黒線版。6両編成にて10本（60両）が在籍しており、3000系と共通で運用されている。製造年次によっての差異が多少あり、5181Fと5182Fの2編成は種別表示が幕式、行先表示が3式LED。5183Fから5190Fまでの残り8編成は種別表示はフルカラー式LED、行先表示が白色式LEDになっているのが特徴的である。

埼玉高速鉄道2000系

　埼玉高速鉄道線の開業として2000年に登場した車両。南北線の9000系やJR東日本のE231系を基本にして製造されており、基本的な内容は9000系に準じている。前面にはロゴマークである「SRマーク」が付いており埼玉県の路線であることをアピールしている。6両編成10本が在籍している。

相鉄21000系

　2021年9月6日より営業運転を開始した8両編成の相鉄車両。相鉄線から東急目黒線経由にて東京メトロ南北線・埼玉高速鉄道線にて運用され、海老名駅および湘南台駅から浦和美園駅まで乗り入れる。

目黒〜白金高輪間の運賃

　前述の通り、2000年9月26日に溜池山王〜目黒間の全通時に白金高輪駅〜目黒駅間は都営三田線と線路を共用し、都営が第2種鉄道事業者となっている関係で運賃についても、メトロ・都営共通の運賃を設定に問題があったものの、同区間をメトロで管理していることと、メトロ運賃が安いことなどから、メトロ同額の170円（IC：165円）を都営としては特定として設定されている。従ってこの区間での利用に限ってはメトロ・都営のいずれかの乗車券でも、任意で乗車可能ということになる。

今後の予定

　南北線では2022年度までに8両編成化に対応される予定。これに伴い、各駅ホームを8両対応へ延伸させる準備を進めており、2022年4月から8両編成での運行を開始し、当初は一部が8両化されるものの、車両自体も順次6両編成から8両編成へ増強される予定であり、このうち東急車両は2023年3月の相鉄乗り入れまでに全車8両編成化される予定であるが、一方の埼玉高速鉄道の車両については未定のままとなっている。

　さらに白金高輪駅から品川駅までの延伸計画事業が2022年3月28日付けで認可され、2030年代半ば頃を目途に開業を目指す予定。主に六本木や赤坂方面から品川駅が身近になり、羽田空港方面や2027年度開業予定のリニア中央新幹線の始発駅へのアクセスへの期待に寄与されることが期待されている。

• 目黒駅は東急電鉄にて管理。
• 目黒駅から白金高輪駅までは都営三田線との共用区間。

1. 1・2　奇数番号は都営三田線の直通列車で使用されている。