半蔵門線の利便性を支える最大の要素が、東急田園都市線および東武スカイツリーライン（伊勢崎線・日光線）との広域相互直通運転です。西は神奈川県の中央林間駅から、東は埼玉県の久喜駅・南栗橋駅まで、乗り換えなしで移動できるネットワークが形成されています。
利用時に初心者が最も混乱しやすいのが「種別表示」の仕組みです。押さえておくべき基本ルールは極めてシンプルで、「半蔵門線の線内（渋谷〜押上間）は全列車が各駅に停車する」という点にあります。
電車の行先LED表示に「急行 久喜行」や「準急 中央林間行」と表示されていても、半蔵門線内を通過運転することはありません。この種別表記は、直通先の東急線内または東武線内で急行・準急として運転されることを意味しています。
- 東急田園都市線内の急行停車駅：渋谷、三軒茶屋、二子玉川、溝の口、鷺沼、たまプラーザ、あざみ野、青葉台、長津田、南町田グランベリーパーク、中央林間
- 東武スカイツリーライン内の急行停車駅：押上、曳舟、北千住、西新井、草加、新越谷、越谷、せんげん台、春日部、東武動物公園（以降、各方面へ各駅停車または通過駅あり）
東急線から東武線まで直通する列車に乗車する際は、都心部を抜けた先で停車駅が絞られるため、郊外区間の目的地へ向かう場合は停車駅の事前確認が欠かせません。
