上小田井駅(西区)~赤池駅(日進市)間を結ぶ名古屋市営地下鉄の路線。1993年8月12日全通。
上小田井~犬山間は名鉄犬山線、赤池~豊田市間は名鉄豊田線と相互乗り入れを行っている。赤池駅は地下鉄で唯一名古屋市外に存在する駅である。
オフィス・官庁街である丸の内・伏見を通り、沿線に名城大学・中京大学・南山大学など学校が多数あるため、学生やビジネスマンでラッシュ時は特に混雑する。
車庫である日進工場では桜通線の車両の検査も担当している。車両は丸の内駅にある連絡線を通って回送される。
2011年に、1977年の開業当初から使われている3000形を置き換えるための新車・N3000形が登場した。
地下鉄全路線の中で、相互直通車両の関係もありホームドア設置の計画がない唯一の路線である。