半蔵門線を使いこなす上で最も重要なのが、東急田園都市線および東武スカイツリーラインとの3社相互直通運転の仕組みです。
西は神奈川県の中央林間駅（東急）から、東は埼玉県・栃木県境に近い久喜駅・南栗橋駅（東武）まで、3都県にまたがる広大な直通ネットワークが形成されています。
半蔵門線内は「すべて各駅停車」
直通列車には「急行」「準急」「各駅停車」といった多様な種別が表示されていますが、東京メトロ半蔵門線の区間内（渋谷〜押上）においては、すべての列車が各駅に停車します。
「急行に乗ると表参道や大手町を通過してしまうのでは」と不安になる利用者が後を絶ちませんが、地下鉄線内で通過駅が発生することはありません。種別による停車駅の違いは、境界駅を越えた先（東急線内または東武線内）で適用されます。
- 東急田園都市線内（渋谷以西）：急行・準急・各停が設定されており、急行は三軒茶屋、二子玉川、溝の口、鷺沼、たまプラーザ、あざみ野、青葉台、長津田などに停車。
- 東武スカイツリーライン内（押上以北）：急行・準急が主体となり、曳舟、北千住、西新井、草加、新越谷、越谷、せんげん台、春日部、東武動物公園方面へ高速運転。
つまり、渋谷駅や押上駅に到着した時点で、列車種別が自動的に切り替わるシステムとなっています。都心部を移動するだけであれば、種別を意識せず最初に来た電車に乗車して問題ありません。
