서울특별시 동대문구 청량리역에서 경기도 수원시 팔달구 수원역까지 운행되는 한국철도공사의 수도권 전철 노선이며 좌측통행 방식으로 운영 중이다. 해당 노선에 운용되는 전동차는 코레일 351000호대 전동차. 2020년 9월 12일부터 수원역에서 수도권 전철 수인선과 직결되어 인천광역시 중구 인천역까지 운행된다. 직결 노선명은 수인·분당선이다.

노선색은 직결 운행된 수인선과 같은 ● 노란색이다.(자세히는 진노랑 개나리색). 다만 분당선 차량 도색은 2000년대의 노선색과 같이 샛노란 색을 유지하고 있다.[12][13]

2020년 문재인 정부에서는 수도권 전철 분당선에 대한 전면적인 리모델링 및 구조 보강공사를 시행한다. 기존의 분당선 열차 배차간격으로는 보강공사를 할만한 시간이 나오지 않는 문제가 있다. 때문에 국토교통부에서는 2020년 6월 1일부터 분당선 첫차 시간을 늦추고, 막차 시간을 당기며, 주간 배차간격도 8분으로 늘리는 등 분당선 열차 운행을 축소하기로 했다. 기사 분당선 리모델링 공사는 2022년 완료를 목표로 한다. 국토교통부는 한국철도시설공단을 통해 분당선 선로, 역 시설, 터널 누수 방지 등 전면적인 개량공사를 진행할 예정이다.

2020년 기준 분당선의 일평균 승하차 순위이다. 환승역의 경우 분당선이 아닌 다른 노선의 승하차객은 제외한다.

(출처 : 한국철도공사 홈페이지 > 사업분야 > 광역철도사업 > 수송통계)

개통 당시에 부실공사로 이래저래 많이 까였는데, 특히, 5호선, 부산 도시철도 2호선과 마찬가지로 초창기에 소음이 많기로 유명했다고 한다. 특히 수서역~오리역구간이 상당히 심히다. 당시에 유지비를 줄이기 위하여 선로에 자갈을 깔지 않고 침목도 모두 콘크리트로 대체하였다.[31] 그러나 이 때문에 소음을 흡수하지 못하고 열차가 운행할 때 나는 소음이 터널 내에서 반사되었다. 게다가 선로가 심하게 마모되고 용접도 불량했기 때문에, 소음은 더 심해졌다. 그로 인해 '소음선'이라는 별명까지 얻었다. 물론 지금은 많이 개선되었다. 단 전화통화를 해보면 알겠지만 5호선과 부산 2호선을 제외한 다른 지하철 노선보다는 여전히 소음이 조금 더 심하다.

분당선이 처음 개통할 당시에는 분당선이 서울 지하철 3호선의 연장선이라고 착각하는 경우가 많았다. 왜냐하면 3호선에는 앞서 개통되어 직통운행하는 일산선이 있는데, 2000년의 노선명 통폐합 이전에는 이 일산선은 노선도에서도 3호선과는 별개의 노선으로 간주되었다. 승객들은 직통운전하는 일산선이 3호선의 종점에서 이어지는 것을 보고, "분당선도 (노선도만 보면) 3호선의 종점에서 출발하니 직통운전하겠지?" 라고 생각했기 때문에 이런 착오가 벌어진 것. 거기다가 노란색과 주황색이 오묘하게 착시를 일으켰기 때문에 효과는 2배. 다만 2003년 분당선의 선릉역 연장으로 분당선이 다이렉트로 서울 한복판에 꽂아주기 전까지는 실질적인 3호선의 동남부 연계를 보조하는 노선으로써의 역할을 하긴 했다.

물론 실제로는 직통운전 따윈 없도록 설계되었고, 당연히 한 번도 3호선이랑 직통운전을 한 적이 없다. 전력 체계도 다르고, 통행방식도 반대다. 수서차량사업소 서쪽으로 분당선과의 연결선로가 들어왔지만, 이건 영업 운전용이 아닌 반입용 임시선로였던데다[52] SRT가 생기면서 걸리적거린다고 철거되어 이제는 없다.

그런 이유인지 몰라도 한 때 3호선 행선지에 오리 방면이라고 쓰는 경우가 간혹 있었다. 2003년 분당선이 선릉역까지 연장되고 3호선도 오금역까지 연장되면서 이러한 혼란이 많이 해소되었으나, 3호선에서의 '오리' 표기는 오금연장 전인 비교적 최근까지도 계속되었다가, 오금 연장에 맞춰 교묘히 수정했다.

잘 알려지지는 않은 사실이지만, 사실 3호선과 분당선간의 상호 직결운행이 검토된 적은 있었다. 다만 수서역에서의 직결이 아닌, 분당선 강남구청역~3호선 압구정역간 직결선로를 설치하여 오리역에서 종로3가, 대화 방면으로 직결시키려는 계획이었다. 실제로 예비타당성조사까지 실행되었고, B/C도 1.0 이상으로 분석되었지만[53] 사업 실행으로 인한 여러 부작용(3호선 압구정~수서 구간의 운행간격 증가 및 직결선 공사로 인한 지상 건물들의 철거 등)이 예상되어 잠정 보류되었다. 한 가지 흥미로운 점은, 이 사업이 실제로 추진되었다면 또 하나의 꽈배기굴과 절연구간이 등장하는 것이었는데, 일산선의 꽈배기굴 건설을 막았던 감사원이 의외로 이 사업에 대해 긍정적인 입장을 보였다는 것이다.

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3호선 오리역의 유적. 다행히 3호선 연장구간 종점의 역명이 오금역이라서 오히려 이런 역명판이 수정하기 더 좋았다는 후문이 있다. 더구나, 한자까지 똑같다! 참고로 사진 속의 역은 고속터미널역이다. 그러니까 공급자 중심으로 기계적으로 경계를 나누어서 표시하는 것이 아니라, 수요자(승객) 중심으로 승객 흐름에 맞게 안내를 하는 체계로 써 놓은 것이여서, 즉 분당선이 수서-오리 구간만 개통되어 있던 시절때는 계속해서 더 타고가는 노선이나 다름이 없었으니 이렇게 써 놓은 것이라고 한다. 이는 4호선도 마찬가지로, 한때 사당역에는 4호선 플랫폼에 하행 방향으로 남태령 과천 범계 금정 안산 오이도와 함께 수원역이 병기되어 있었다. 다만 수원역 표기의 경우 금정역에서 갈아타라는 문구가 있었는데 3호선에도 이를 적용하여 수서역이나 도곡역에서 갈아타라는 문구를 병기했으면 좋았을 것이다.

허나 이후에 고속터미널역에서 다시 찍힌 사진을 보면 오리역 표기는 의도적인 것으로 보인다. 그러니까, 멀쩡한 수서 위에 오금을 덧붙였다. 이후에 이 표지판은 철거되었다.