武蔵小杉駅 -宇都宮駅間は麻帆良学園都市支社中央支部の管轄、戸祭台駅 - 福島駅間は福島支社の管轄、保原駅 - 仙台駅間は東北支社宮城支部の管轄である。
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全71駅の路線。営業距離396.410km、仙台〜武蔵小杉を結ぶ路線。帯色は、ウグイス色（■）を使用。
旅客営業を行う全区間が旅客営業規則の定める大都市近郊区間の「東京近郊区間」、およびIC乗車カード「MAHORA」の首都圏エリアに含まれている。
武蔵台線（むさしだいせん）は麻帆良学園都市鉄道（MTR）の鉄道路線（長距離旅客電車）である。宮城県仙台市青葉区中央一丁目の仙台駅と神奈川県川崎市中原区小杉町三丁目の武蔵小杉駅を結ぶ路線。
2011年4月9日現在、普通・各駅停車・区間快速・快速・特別快速・快速特急・特急が運転されている。列車番号の末尾につく英字は"D"である。
武蔵台線の輸送量は、全体的な傾向において麻帆良学園に向かう生徒・首都圏で通勤客がメインになっている。また太平洋側を走る特急電車が他にないため（新幹線を除く）、特急メインで利用する客もいる。
この路線は、麻帆良学園都市鉄道の24時間ダイアに含まれており、第1・3土曜日・第2・4日曜日・月曜日以外の日は、すべて24時間ダイアで運行している。なお例外で運休日に運行する時もある。
運行本数は、武蔵小杉駅 -宇都宮駅間で平日は朝が5 - 10分間隔、昼間が20分間隔、夕方が7 - 12分間隔、深夜が20 - 40分間隔、土曜・休日は朝が7 - 12分間隔、昼間が15−20分間隔、夕方が10
- 13分間隔、深夜が30 - 45分間隔であり、宇都宮駅間 - 仙台駅間で平日は朝が15 - 25分間隔、昼間が40分間隔、夕方が19 - 30分間隔、深夜が50 - 70分間隔、土曜・休日は朝が20 -
35分間隔、昼間が40分間隔、夕方が30 - 45分間隔、深夜が50 - 80分間隔となっている。
各駅停車
各駅停車は宇都宮〜武蔵小杉間のみで運行。武蔵小杉〜宇都宮間編成は最大15両編成で運行している。
武蔵台線各駅停車は2010年の国土交通省調査によるピーク時最混雑区間の1時間平均混雑率は池袋→新桜台間で160%となっている。
普通
普通は仙台〜武蔵小杉間で運行。武蔵小杉〜宇都宮間編成は最大10両編成で運行していおり、宇都宮〜仙台間で最大6両編成で運行している。
武蔵台線普通は2010年の国土交通省調査によるピーク時最混雑区間の1時間平均混雑率は池袋→新桜台間で160%となっている。
快速
快速は2本に1本が森戸海水浴場駅で折り返し、その他が三浦線直通で一部を除き、すべて宇都宮行きである。
森戸線快速は2010年の国土交通省調査によるピーク時最混雑区間の1時間平均混雑率は湯の沢→森戸海水浴場間で180%となっている。ただし編成内で大きく偏っているため、各駅では構内に最混雑号車を掲示し、分散乗車を促している。
快速電車の停車駅は、宇都宮（三浦線内は三浦線参照）−森戸海水浴場−湯の沢−衣笠−横須賀中央−横須賀。
快速電車は、朝・夕方の運行時、衣笠で各駅停車に連絡する。日中は一部を除き、待ち合わせをしないダイアを組まれている。
車両は、朝・夕方の時間帯で10両編成・15両編成を使用。昼間は6両編成・10両編成を使用。深夜は5両編成・4両編成を使用する。 森戸線の快速停車駅は15両編成まで対応しているが、各駅停車のみ停車する駅は10両編成までしかホームが対応していない。
特急
特急はすべての電車が仙台駅〜武蔵小杉駅間で運行されている。
特急電車の停車駅は、仙台−福島−郡山−宇都宮−栃木−常盤台−麻帆良学園都市中央−池袋−武蔵小杉。
基本編成は9両編成＋付属2両編成の11両で運行する。
1・2・3・4・5・6号車が自由席。7・9・10・11号車が指定席。8号車がグリーン車。
仙台駅発朝3時〜6時・武蔵小杉駅発夕方16時〜20時の武蔵台線特急電車には、麻帆良学園都市内の学校にに通う学生専用の車両が存在する。3・4・5・6号車は通常自由席になっているが、指定された時間のみ、学生専用車両になる。なお3・4号車は学生指定席となり、事前に予約する必要がある。また学生は通学定期券を購入する際に、定期券料金6か月＋3000円で特急料金が無料になる。（定期券に特急特別料金を加えなかった場合、特急に乗る場合通常料金の7割（学割適応）の金額がかかる。）
片側3扉・4扉の電車が一部を除いて15両・10両・8両・5両・4両で運用される。車体には青色（■）の帯が巻かれている。
佐島寄りから1号車、2号車…の順に号車番号が付けられている。一部の編成の4号車・5号車は2階建てグリーン車（自由席）、それ以外は普通車となっている。
15両編成での運行は武蔵小杉駅〜宇都宮駅間のみであり、宇都宮駅〜郡山駅間で最大10両、郡山駅〜仙台駅で最大8両編成となっている。
113系（ロングシート改造車）以降、ラッシュ時の混雑対策のためにロングシート車の割合が増えたが、E217系・E231系・E233系・209系・205系では編成の一部車両をセミクロスシート車両としている。15両編成の場合普通車13両中6両、10両編成の場合普通車8両中4両、E217系では同3両がセミクロスシートとなっている。また、211系では基本編成のうち約半数の編成で普通車8両すべてがセミクロスシート車両となっている。
また、この路線で走行しているすべての車両ではバリアフリー対応の洋式トイレが設置されている。
※「nMmT」とは、1編成の車両がn両の電動車（モーターあり）とm両の付随車（モーターなし）で構成されることを意味する。
