南武線で使用されている車両は３種類あります
下記に紹介している車両の他に、横田基地への燃料輸送用貨物列車の姿も日常的に見ることも出来ます
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２０９系
コスト半分、寿命半分、省エネの設計思想で作られたＪＲ東日本の新鋭通勤形車両の元祖が、２編成（１２両）走っています。フロントマスクがＦＲＰ製である点が特徴です。
このシリーズは他に京浜東北線や総武・中央緩行線、八高・川越線に投入されています。
編成番号：１，３２
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２０５系（南武線オリジナル車）
国鉄末期に開発された比較的新しい車両で、１５編成（９０両）走っています。
この型式は山手線や埼京線、横浜線に集中的に投入されています。
山手線からの転属車にあわせ、列車番号表示器がＬＥＤ化されました。
編成番号：２〜１６
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２０５系（山手線からの転属車）
山手線へのＥ２３１系投入によって、余剰となった２０５系が南武線に残る１０３系を淘汰するために転属してきた車両です。お古とは云え、昭和４０年代に製造された１０３系からみたら、バリバリの現役車両です。
南武線オリジナル車との違いは、先頭車の編成番号札がラベルになっているという特徴があります。（オリジナル車は番号札です。）
編成番号：３４〜４５
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２０５系1200番台（改造車）
山手線からの転属車と同様に１０３系の置き換えを目的に山手線から転属してきた車両です。山手線の２０５系は南武線の他、八高線、横浜線、埼京線、武蔵野線、京葉線、鶴見線、仙石線に転属しますが、運転台付きの車両が不足するのでモータの付いていない中間車に運転台を取り付ける改造工事を行った車両です。浜川崎支線の２０５系1000番台と同じ顔つきですが、モータは付いていません。
編成番号：４６〜５１
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２０５系1000番台
余剰となった中央・総武緩行線用の２０５系を、老朽化した南武支線用１０１系の置き換えのために改造した車両です。通常の運用は２編成で足りますので、１編成は鶴見線と共通運用の予備編成という位置づけになっています。
編成番号：浜１〜３
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貨物列車
南武線の貨物列車といえば、石灰石列車が有名でしたが廃止され、現在では横田基地への燃料輸送列車が残っているだけです。
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