東急東横線・目黒線多摩川から京浜東北線の蒲田までを結ぶ5.6kmの短い路線です。池上線同様、古くからの住宅地を走るのどかな路線となっています。蒲田で東急池上線に接続します。多摩川は東急東横線・目黒線の複々線が高架上、多摩川線が地下にあるスタイルで、多摩川線は１面２線の配線です。線形の都合か、駅手前のシーサスクロッシングがかなり手前にあります。各駅ともホームドアが設けられており、３両編成の電車がワンマン運転を行っています。駆け込み乗車も少しなら待ってくれる、のどかな雰囲気もあります。