2019年10月1日至10月7日，北京地铁大兴线及北京地铁4号线客运量达679.6万人次，日均97.1万人次。

北京地铁大兴线列车所采用运营车型为北京地铁SFM05型电动车组，由南车四方制造，每节车厢共4对车门，为外置滑轨门，列车两端拥有紧急出口。列车采用3动3拖6辆编组，车体宽度2.8米，高3.8米，最大载客量为1440人。2010年开通时配置30列共180辆（编号051-080），2011年增配13列（编号081-093）。

北京地铁大兴线供电方式为直流750V第三轨供电，列车最高速度为80千米/小时。

据2019年10月京港地铁官网显示，北京地铁大兴线站内设置的服务设施有：

自动售货机（VEM）

为满足乘客不同的购买需要，北京地铁大兴线在所有车站的站厅层均设置了自动售货机，可使用纸币、硬币及市政交通一卡通进行支付，为乘客提供方便的自助售卖服务。

自动取款机（ATM）

北京地铁大兴线所有车站的站厅层均设置了自动取款机，为乘客提供方便的银行自助服务。

北京地铁大兴线的线路标识色为青绿色（与北京地铁4号线相同）。

北京地铁大兴线艺术品的设计主题是“城市之路，百年地铁”。在艺术品设计策划中，抓住北京地铁大兴线主要行经大兴区境内的特点，围绕大兴区“历史文化”、“新兴城市”、“绿海田园”、“战略发展”的4个功能定位，围绕大兴区与北京市的关系，在充分考察大兴的历史人文、自然和经济社会环境基础，深入挖掘大兴的文化特点和深厚的文化底蕴的基础。艺术品以地铁为载体和平台，通过艺术手段和形式，展现大兴的明清皇家文化、永定河文化以及具有现代气息的生态融合型都市文化等内容，从而打造北京地铁大兴线乃至大兴区的文化形象。在艺术表现形式上，整条北京地铁大兴线既有丰富历史文化积淀、厚重的公共艺术品，也有抽象、写实交融的艺术风格的作品。

2007年5月29日，北京地铁4号线延长线-大兴线规划方案获得批复同意。原定规划中，路线的走向和11座车站位置都已基本确定，有4座车站是地上车站。后来，根据沿线居民的要求，在北京市大兴区政府解决一部分建设资金的前提下，3座车站改为地下车站，只保留西红门站为地上车站。同年12月8日，北京地铁大兴线在宋家庄举行开工仪式。

2008年4月15日，北京地铁大兴线启动土地拆迁工作。6月1日，北京地铁大兴线全面开工建设。11月16日，北京地铁大兴线开始盾构施工。11月27日，北京京港地铁公司与北京市基础设施投资有限公司签署《北京轨道交通北京地铁大兴线委托运营项目意向协议书》。

2009年7月29日，南车青岛四方机车车辆股份有限公司（中车青岛四方机车车辆股份有限公司）与北京市轨道交通建设管理有限公司在北京签订北京地铁大兴线车辆供货合同。9月17日，北京地铁大兴线黄村西大街站至黄村火车站区间双线贯通。9月28日，北京地铁大兴线开始铺轨。10月16日，北京市规划和自然资源委员会公布北京地铁大兴线规划方案公告。10月29日，北京地铁大兴线黄村火车站站至义和庄站区间双向隧道贯通。11月7日，北京地铁大兴线跨京开高速公路高架桥合拢。11月23日，北京地铁大兴线车站站名开始公示。11月25日，北京地铁大兴线新宫站封顶。12月30日，北京轨道交通大兴线投资有限责任公司与北京京港地铁有限公司正式签署《北京轨道交通北京地铁大兴线委托运营协议》。

2010年1月6日，北京地铁大兴线全线隧道贯通。4月9日，北京地铁大兴线车站调整站名，“韩园子站”更名为“生物医药基地站”。4月28日，北京地铁大兴线全线轨道贯通。5月22日上午，北京地铁大兴线首辆列车进入南兆路车辆段。8月19日，北京地铁大兴线开始空载试运行。11月18日，北京地铁大兴线与北京地铁4号线开始进行贯通调试。同时“北京地铁大兴线”名称保留。12月3日，北京地铁大兴线南兆路车辆段开始竣工验收。12月30日，北京地铁大兴线（已并入北京地铁4号线贯通运营）全线开通试运营，并同时实现与4号线全线贯通，运营总里程达50千米。

2022年5月，北京地铁大兴线将牵手9号线跨线运营，缓解4号线客流压力。

2022年12月21日，北京地铁4号线-大兴线工作日早高峰最小行车间隔已缩短至2分30秒。

北京地铁大兴线是北京大兴新城与中心城之间的快速联系通道，能够有效地改善大兴新城的交通环境，发挥城市建设的引导功能，加快大兴新城建设，疏解中心城人口和产业，推动城市功能布局优化。（北京市交通委员会 评）

北京地铁大兴线与北京地铁4号线共同构成贯穿城区的一条南北向交通客运走廊，加强了大兴新城与中心城的连接，实现了中关村产业带与大兴产业带的优势互补，联络了动物园、西直门、北京南站等交通枢纽，沟通了新街口、西单及大兴区，成为北京市南北客运的大动脉。（北京市规划和自然资源委员会 评）