渋谷駅は標高が低いので地上駅であるが、神泉駅との間でトンネルがあり、道玄坂およびその地下を走る田園都市線と交差し、トンネル出口で駅に着く。ホームの途中から再びトンネルとなる。
このトンネルで東京都道317号環状六号線（山手通り）と交差する。トンネルを抜けると淡島の低地に出るため、再び地上を走る。北側に東京大学駒場キャンパスを見ながら駒場東大前駅となる。旧東大前駅と旧駒場駅とが統合されたのは1965年で、吉祥寺寄りには旧駒場駅のホーム跡がある。
その向こうには駒場野公園の緑が望める。池ノ上駅の先で盛土を走るようになり、密集した市街地を見下ろせる。斜めに交差する小田急小田原線を超えると下北沢駅となる。
