堺筋線の最大の特徴といえば、大阪メトロの地下鉄でありながら阪急京都線・阪急千里線と相互直通運転を行っている点です。大阪メトロで他社私鉄と相互直通運転を実施しているのは、堺筋線（阪急）と御堂筋線（北大阪急行）、中央線（近鉄けいはんな線）の3路線のみですが、堺筋線には特筆すべき歴史的経緯が存在します。
その原点は、1970年に開催された日本万国博覧会（大阪万博）にあります。万博会場（千里丘陵）への大量輸送を実現するため、万博会場へ向かう阪急千里線と、大阪市中心部を貫く堺筋線を直結させるプロジェクトが推進され、万博開幕直前の1969年12月に相互直通運転がスタートしました。
一般的な大阪メトロの地下鉄路線（御堂筋線や谷町線など）は、線路脇の給電レールから集電する「第三軌条方式」を採用しています。しかし、堺筋線は阪急電鉄の車両規格に合わせるため、頭上に架線を張る「架空電車線方式（パンタグラフ集電）」と直流1500Vの電圧を大阪メトロとして初めて導入しました。
現在でも、平日の朝夕ラッシュ時や日中・休日を問わず、高槻市駅や京都河原町駅、北千里駅から天下茶屋駅を結ぶ直通列車（準急・普通）が頻繁に運行されています。京都・北摂エリアから乗り換えなしで船場・日本橋・新世界エリアへダイレクトにアクセスできる利便性は、半世紀以上にわたって関西の経済・観光を支える太いパイプとなっています。
