世界一の利用客数を誇る新宿駅から東京都のベッドタウンである多摩地域方面に向かう。

新宿駅～笹塚駅間は複々線。複々線区間のうち、既存の線は京王線、都営新宿線直通のために造られた増設線は京王新線と呼ばれている。新線開通前に新宿 - 笹塚間にあった初台と幡ヶ谷は新線開通時に新線に移設されたため、現在両駅は新線にしかない。また、新宿駅は両方にあるが、距離があるため、それぞれ京王線新宿、新線新宿のように呼ばれている。初台・幡ヶ谷の2駅に行くためには、列車種別に関わりなく、新宿側からは新線新宿から乗車し、笹塚側からは新線新宿行きまたは都営新宿線への直通列車に乗車することになる。

列車本数による過密さは複々線工事が進んでいる小田急や利用者が最も多い東急東横線を上回っており、そのせいで調布駅～新宿駅間は朝ラッシュが遅く、遅延も多い。
加えてホームが狭い駅が多く、開かずの踏切が多い為、人事事故の他に踏み切り事故も多い。
その為、府中市や聖蹟桜ヶ丘駅周辺在住なら品川駅・東京駅は南武線で中央線快速に出るか武蔵小杉駅経由横須賀線に出た方が朝ラッシュは早く行く事が出来、通勤定期も安く済む。(特に6か月通勤定期。)
又、東京競馬場や多摩川競艇場、相模原線だが京王閣競輪場もある影響で、土休日は競馬・競艇・競輪への利用の客もいるので注意が必要になる。

歴史

京王電気軌道が1913年、笹塚駅 - 調布駅を開通させた。その後、小刻みに延長を繰り返し、新宿追分駅 - 府中駅間を1916年に全通させた。当初は現在の都電荒川線と似た一部併用軌道の路面電車規格であり、車両も路面電車そのものであった。

府中駅 - 東八王子駅（現：京王八王子駅）間は、関連会社の玉南電気鉄道が1925年に開業した。同区間は国から補助金を得るため、軌道法に基づく軌道ではなく、地方鉄道法に基づく鉄道として、軌間1067mmで建設された。そのため、京王と玉南とは直通運転できなかった。玉南は結局、国鉄中央本線との競合を理由に補助金を得られなかった。そのため、1926年に京王は玉南を合併。改めて軌道特許を取得して同区間を軌間1372mmに変更した。新宿追分 - 東八王子間の直通運転が開始されたのは1928年のことである。20m級の鉄道路線で1372mmの線路で走行しているのは、当路線と都営新宿線のみ。これは、最初期の計画で新宿付近で都電との直通を考慮していたためである。現在の姿から見れば、双方は全く性格の違う鉄道となっているが…。戦中の一時期、同じ軌間ということで下高井戸駅で接続する玉電とは直通運転することが可能となっていたが、事業用連絡線の域を超えることがなく、短期間で撤去されている。

京王線の幡ヶ谷駅以東は戦前甲州街道を走る軌道であった。新宿方の起点は、現在は新宿駅西側の京王百貨店地下二階であるが、古くは、南口のJRの線路を乗り越えた先の新宿追分（新宿伊勢丹前交差点。現在の新宿三丁目駅に相当）であった。1936年、幡ヶ谷より新町までは玉川上水を暗渠とした上に専用軌道を敷設。新宿起点も追分交差点上から脇の四谷新宿駅（のちの京王新宿駅。現在は京王新宿三丁目ビルが立地）に移転した。戦争末期の1945年、新宿 - 初台間にある天神橋変電所が空襲に遭って電圧が低下した時、新宿駅南口の跨線橋の坂を電車が上れなくなったため、泣く泣く西口の現在の場所にターミナルが作られた（因みにこの時新ターミナルに使われた土地は、元々当時京王線を会社統合によって保有していた東急が東横線新宿延伸のために用意していた土地であったという）。

以降も、新宿駅と文化服装学院前までの間は甲州街道上に軌道が敷設されていたが、1953年道路中央を専用軌道化した。しかし、新宿駅周辺の甲州街道上り線を横切る踏切に遮断器が設けられていなかったことによるトラブルが相次ぎ、また甲州街道自体拡幅の必要に迫られ、京王線軌道敷を移設することになった。こうして新宿駅は1963年4月に現在の地下駅が完成し、同区間が地下化された。同年8月に架線電圧の1500V昇圧。翌1964年に初台駅の先まで、1983年には笹塚駅東側まで地下区間が延長された。

2021年10月31日、走行中の（京王線の）列車内で無差別刺傷・放火事件が発生した。

朝ラッシュについて

京王名物といえばなんといっても路面電車の如く渋滞する団子運転。ATCのおかげでかなり感覚を狭くできているが、それでも全く足りていない。
朝ラッシュの本数の多さのせいで開かずの踏切も多く出しており、特につつじヶ丘駅～笹塚駅で多くの開かずの踏切を出すなど、この線の高架化or地下化や設備改良が今後の大きな課題となっている(高架化については現在計画が進行中であり、一部で工事が着工されているが、用地買収などが中々進んでいないために工事の進捗ペースは非常に遅いのが現状である)。なお、八幡山駅周辺のみかなり前から高架化および複々線化が完了しているが、これは直下を通る環状八号線の開通に配慮したためである。
詳しくはこちらから。

多摩センター駅-都心間では小田急と熾烈な競争を行っている。以前は京王圧勝だったが小田急の複々線化完了で朝ラッシュには追いつかれるようになり、また直通先が恵まれていることもあって強敵と化した。
逆に日中や夜は小田急より速いし安い。

種別

座席指定列車「京王ライナー」

路線図や時刻表での種別色は紺色。
詳細は「京王ライナー」の記事を参照。派生列車「Mt.TAKAO号」も当該記事で扱う。

特急

途中停車駅：笹塚・明大前・千歳烏山・調布・府中・分倍河原・聖蹟桜ヶ丘・高幡不動・北野

英語では「Special Express」と表記する。車両には京王線の路線図通り、赤地に白で「特急」と表示する。
2013年2月22日改定以前は定期運転となった1963年（昭和38年）以来一度も停車駅変更が行われていなかった。しかし、2001年3月のダイヤ改定で下位種別「準特急」が設定されて以降、過去何度かに渡り「特急の実質廃止＆準特急の特急改称」(＝特急の停車駅増加)が行われている。現在の停車駅は2022年3月12日改定のもの。
全列車が京王車による10両編成で運転。ただしダイヤ乱れ発生時は8両編成や都営車で運転される場合もある。

下位種別「準特急」(英語では「Semi Special Express」)は、2001年3月に当時の特急停車駅に分倍河原・北野を追加した形で新設された速達列車であった。行先表示装置は当初特急と同じ「赤地に白文字」であったが、のちに「橙地に白文字」へ変更。

2013年2月改定では「特急の実質廃止＆準特急の特急改称」が行われて、「京王線内は特急運転を行い、高尾線内各駅停車となる列車」のみが(新)準特急となった。
2015年9月改定で笹塚・千歳烏山が準特急停車駅に追加、これに伴い京王八王子・橋本発着列車を再設定。
2022年3月改定では再び「特急の実質廃止＆準特急の特急改称」が行われて準特急が廃止されている。

急行

途中停車駅：笹塚・明大前・桜上水・千歳烏山・つつじヶ丘・調布・東府中・府中・分倍河原・聖蹟桜ヶ丘・高幡不動・北野

英語では「Express」と表記。特急停車駅に加えて、笹塚、桜上水、千歳烏山、つつじヶ丘、東府中に停車する。駅構内のフルカラー表示対応の行先表示装置や京王線の路線図及び現在の京王車では、緑地に白で「急行」で表示。駅構内の3色LED型の行先表示装置では「急行」と表示する。2013年2月改定までは、京王の方向幕車では白地に赤で「急行」と表示していた。都営車の場合、LED車では、黒地に赤で「急行」と表示する。

相模原線系統の急行は、ほぼ終日にわたり運行されており、その多くは都営新宿線に直通している。平日の朝夕は新宿線内は各駅停車となり、この場合は上りは急行の新線新宿行（新線新宿から各駅停車本八幡行き）、下りは橋本または京王多摩センター行きとなり新宿線内は「各停」として案内される。日中は20分間隔で都営線内でも急行運転を行う。東日本大震災後、半年近くに渡り新宿線内での急行運転が中止され、2011年夏の節電ダイヤでは日中の急行は快速と入れ替わる形で京王線新宿 - 橋本間での運転となっていたが、2011年9月23日からは新宿線内での急行運転が本格的に再開されたことに伴い日中の急行は再び本八幡 - 橋本間での運行となった。また、朝や夕方以降には京王線新宿 - 橋本（一部は京王多摩センター）間の急行も運行される。2012年8月19日のダイヤ改定で夕方の都営新宿線直通急行については、一部をのぞいて「快速」（相模原線内急行）へ格下げられた。2013年2月22日の改定で、都営新宿線直通の日中の急行は京王線内は「区間急行」（停車駅は2013年2月21日までの通勤快速と同じ停車駅）に置き換わった。

多くの列車は10両編成で運行されるが、一部の都営新宿線直通に都営車8両編成の運用があるほか、土休日の京王線新宿発着の急行の一部や、府中競馬正門前からの(臨時)急行の一部も8両編成で運行される。

区間急行

途中停車駅：笹塚・明大前・桜上水・千歳烏山・仙川・つつじヶ丘・調布・東府中～京王八王子間の各駅

英語では「Semi Express」。京王線の路線図では黄色、駅構内の行先表示装置やフルカラーLEDを搭載した京王車の種別表示では、白地に緑で「区間急行」と表示（車両側面は「区急」と省略表示される）。3色LEDを搭載した都営車では、黒地に緑で「区急」と表示される。方向幕は京王車（7000系）では白地に緑で「区間急行」と表示する。2015年9月25日改正より新たに仙川にも停車。

快速

途中停車駅：笹塚・明大前・下高井戸・桜上水・八幡山・千歳烏山・仙川・つつじヶ丘・調布～京王八王子間の各駅

英語では「Rapid」。駅構内のフルカラー表示対応の行先表示装置や京王線の路線図、フルカラーLEDを搭載した京王車の種別表示では、青地に白で「快速」と表示する。3色LEDを搭載した都営車では、黒地に緑で「快速」と表示する。

震災および原発事故に伴う2011年夏の節電ダイヤで新宿線内の急行が運転休止になり、日中の急行が京王線新宿発着となる代わりに快速が本八幡発着となったが、2011年9月23日以降は再び京王線新宿発着の運転に戻されている。

かつては8両編成の運用が多かったが、都営新宿線直通は2006年9月改定で、京王線新宿発着は2010年3月改定でそれぞれ大部分が10両化された。現在は一部列車のみが8両編成で運行される。2013年2月22日のダイヤ改定で西調布 - 多磨霊園間の各駅にも停車となり、調布以西は各駅停車となった。

各駅停車(各停)

停車駅：京王新線の初台・幡ヶ谷を除く各駅

英語では「Local」。各駅停車を名乗るものの、京王線新宿駅を発着する列車は初台と幡ヶ谷にはホームがないため通過する。京王線の各駅停車が車両に「各停」の種別を表示するようになったのは2001年初頭からであり、それまでは種別表示は黄色無地、LED式の場合は正面非表示、側面は終着駅名表示のみであった。2001年3月のダイヤ改定まで表示は「普通」だったが、案内放送では以前から「各駅停車」であった。なお、列車種別選別装置では現在も「普通」表示である。京王車の行先表示機では、黒地に白で「各停」と表示する（実際には枠が付く）。また、方向幕の京王車（7000系）の側面は白地に黒で「各停」と表示する。3色LEDを搭載した都営車の行先表示では、黒地に行先と同じオレンジで「各停」と表示する（こちらも実際には枠が付く）。

都営新宿線との直通列車は大半が笹塚発着であるが、平日夕方と深夜にはつつじヶ丘発着の列車が、朝と深夜には桜上水発着の列車もある。また、本八幡 - 京王八王子、橋本、高尾山口間を運行する長距離各駅停車もわずかながら設定されている。

基本的に8両または10両編成、都営新宿線直通は都営車8両（一部は10両）編成で運行される。かつて、高幡不動以西のみ運転するいわゆる"区間各停"は6両または4両編成にて運転されていたり、2005年3月改定までは土休日に6000系7両があった。

駅一覧(京王新線等も含む)

凡例

●：停車、レ：通過

京王線(新宿(京王線新宿))～京王八王子

駅番号	駅名	読み	京王ライナー	特急	急行	区間急行	快速	各駅停車	乗り換え路線
KO01	新宿(京王線新宿)	しんじゅく(けいおうせんしんじゅく)	●	●	●	●	●	●	JR中央線快速/山手線/中央・総武緩行線/埼京線/湘南新宿ライン小田急小田原線西武新宿線(西武新宿駅) 東京メトロ丸ノ内線都営新宿線/大江戸線
KO04	笹塚	ささづか	レ	●	●	●	●	●	京王新線
KO05	代田橋	だいたばし	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO06	明大前	めいだいまえ	●	●	●	●	●	●	京王井の頭線
KO07	下高井戸	しもたかいど	レ	レ	レ	レ	●	●	東急世田谷線
KO08	桜上水	さくらじょうすい	レ	レ	●	●	●	●
KO09	上北沢	かみきたざわ	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO10	八幡山	はちまんやま	レ	レ	レ	レ	●	●
KO11	芦花公園	ろかこうえん	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO12	千歳烏山	ちとせからすやま	レ	●	●	●	●	●
KO13	仙川	せんがわ	レ	レ	レ	●	●	●
KO14	つつじヶ丘	つつじがおか	レ	レ	●	●	●	●
KO15	柴崎	しばさき	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO16	国領	こくりょう	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO17	布田	ふだ	レ	レ	レ	レ	レ	●
KO18	調布	ちょうふ	レ	●	●	●	●	●	京王相模原線
KO19	西調布	にしちょうふ	レ	レ	レ	レ	●	●
KO20	飛田給	とびたきゅう	レ	レ	レ	レ	●	●
KO21	武蔵野台	むさしのだい	レ	レ	レ	レ	●	●
KO22	多磨霊園	たまれいえん	レ	レ	レ	レ	●	●
KO23	東府中	ひがしふちゅう	レ	レ	●	●	●	●	京王競馬場線
KO24	府中	ふちゅう	●	●	●	●	●	●
KO25	分倍河原	ぶばいがわら	●	●	●	●	●	●	JR南武線
KO26	中河原	なかがわら	レ	レ	レ	●	●	●
KO27	聖蹟桜ヶ丘	せいせきさくらがおか	●	●	●	●	●	●
KO28	百草園	もぐさえん	レ	レ	レ	●	●	●
KO29	高幡不動	たかはたふどう	●	●	●	●	●	●	多摩モノレール京王動物園線
KO30	南平	みなみだいら	レ	レ	レ	●	●	●
KO31	平山城址公園	ひらやまじょうしこうえん	レ	レ	レ	●	●	●
KO32	長沼	ながぬま	レ	レ	レ	●	●	●
KO33	北野	きたの	●	●	●	●	●	●	京王高尾線
KO34	京王八王子	けいおうはちおうじ	●	●	●	●	●	●

京王新線

新線内は全ての電車が各駅停車。

駅番号	駅名	読み	乗り換え路線
			↑都営新宿線本八幡駅まで直通。
KO01	新宿(新線新宿)	しんじゅく(しんせんしんじゅく)	中央線快速/山手線/中央・総武緩行線/埼京線/湘南新宿ライン小田急小田原線西武新宿線(西武新宿駅) 東京メトロ丸ノ内線都営大江戸線
KO02	初台	はつだい
KO03	幡ヶ谷	はたがや
KO04	笹塚	ささづか	京王線
			↓橋本/京王八王子/高尾山口まで直通。

競馬場線

駅番号	駅名	読み	乗り換え路線
KO23	東府中	ひがしふちゅう
KO46	府中競馬正門前	ふちゅうけいばじょうせいもんまえ

動物園線

駅番号	駅名	読み	乗り換え路線
KO29	高幡不動	たかはたふどう	多摩モノレール
KO47	多摩動物公園	たまどうぶつこうえん	多摩モノレール