（１）軌道構造

　バラスト軌道が中心であるが、東京線のうち神津トンネル内を含むいわゆる湾岸新線区間はスラブ軌道である。また、新宿駅構内から明治通トンネルにかけては、新宿駅改良に伴って平成5年10月から3年間にわたって営業を休止した際に直結軌道に改良しており、極めて珍しいケースとなっている。

　近年は、JR東日本が開発したTC型省力化軌道を乾駅付近で試使用している。

（２）レール

　本線の全線について50Nレール化（いわゆる重軌条化）を終えているが、車両基地内や留置線では40Nレールが残っている。ロングレール化率は80%で、急曲線以外の区間は全て完了している。

（３）まくらぎ

　車両基地内や留置線を含めてほぼ全数のPCまくらぎ化が終わっている。レール締結装置はボルト式とパンドロール式が混在しているが、今後はメンテレス化が可能なパンドロール方式に統一されよう。分岐器部分には大型合成まくらぎが使われている。

（４）分岐器

　南西急行は、ダブル・スリップ・スイッチおよびシングル・スリップ・スイッチ型のような特殊構造の分岐器を使用しないことを基本方針としている。ただし、高速運転に対応して紅林駅・乾駅・海浜公園駅・新長坂駅・新成原駅・砂町駅構内の急行線本線にはノーズ可動分岐器が導入されている。新長坂駅では、JR東日本が開発した「次世代分岐器」のテスト使用も行われている。

　電気融雪器は、トングレール加熱型のものが全数の分岐器に取り付けられているが、標高が高く気温が低くなる水澄線戸張以西では床板加熱型の融雪器が追加されている。

（１）トンネル

　南西急行にはトンネルが32箇所あり、延長は約35km。主なものとしては、明治通トンネル（新宿～渋谷）、目黒台トンネル（旗塚～目黒台）、神津トンネル（末木～狩野）、空港トンネル（砂町～美咲）、薙山トンネル（南条台）、神明峠トンネル（静町～神明峠）等がある。

　また、恵比寿支線は新東京メトロ谷町線と同じ地下鉄の扱いであり、統計上もトンネルとは別項目である。建築限界も縮小されており、幅広車体の車両は恵比寿支線には乗り入れることはできない。

（２）橋梁

　橋梁は長大なものから用水路を渡る極小規模なものまで含めて215箇所あり、延長は約22km。主なものとしては、多摩川橋梁（東仙寺～紅林）、空港島第1（砂町～美咲空港）、空港島第2（美咲空港～美咲）、旧聖川（渡木～矢積）、聖川（矢積～御幸台）等がある。

（３）高架橋

　開業当初から高架構造であった箇所としては、渋谷駅付近、香堂駅付近、乾駅付近、狩野～美咲空港(除)間、神明峠駅付近がある。高架化工事が施工された区間としては、旗塚～紅林(除)間、美咲～桂木町～大倉間、美咲～館川町間、青葉ヶ丘～八浦間、桜崎～青海ヶ浦間、矢積～御幸台間がある。

保守基地

（１）強風対策

　高架区間および橋梁部における強風対策としては、沿線に風速計を設け、観測された風速に応じて自動的に運転規制を出すシステムが構築されている。また、特に強風に見舞われる空港第1橋梁・第2橋梁についてはトラスに防風板を取り付ける工事が施工された。

（２）豪雨対策

　切通しや盛土区間の多い青海線・水澄線は豪雨の度に運転が規制されていたが、法面の補強工事が地道に続けられた結果、平成13年度から降雨時の運転規制値が緩和されて輸送安定度を向上した。それでも土砂崩壊が懸念される箇所については、光ファイバー式の土砂崩壊センサーを設備されている。

（３）地震対策

　平成10年に、JR東海の新幹線の「ユレダス」からデータの提供を受けて警報システムを構築している。平成19年10月からは、地震早期警戒システムが導入され、地震計がP波を検知した時点でレベル４の防護無線（下記参照）を発信し、S波到達前に列車を減速させるようになった。

（４）警報システム

　防災用のセンサー群は、防護無線を発信して列車に対し警報を出すようになっており、センサーの測定値は施設指令に集約され、指令員が測定値から運転規制のレベルを判断して運転指令に伝達する。

　南西急行では運転規制のレベルを以下のように設定している。