La ligne, exploitée actuellement par la SNCF, l'est sous le label Transilien (ligne H). La vitesse limite des circulations est de 100 km/h au maximum, 80 km/h dans la traversée de la gare de Montsoult - Maffliers.
Plusieurs types de matériels voyageurs y circulent : des automotrices Z 6100, Z 20500 et Z 20900 ; et des rames tractées, en particulier aux heures de pointe, composées de voitures de banlieue à deux niveaux (VB 2N) ou de rames inox de banlieue (RIB), tractées par des locomotives BB 17000.
La ligne est la première, avec les autres tronçons dans son prolongement jusqu'à Paris-Nord, à voir circuler le Z 50000 dit Francilien depuis 13 décembre 2009. En conséquence, la gare de Luzarches a fait l'objet de travaux d'adaptation en 2009, en particulier le rehaussement du quai principal et des aménagements permettant l'accessibilité aux personnes à mobilité réduite.
Le nombre de voyageurs quotidiens par gare est partout inférieur à 500 en 2002. Seule la gare de Montsoult - Maffliers voit passer de 500 à 2 500 voyageurs par jour.
Pour le débouché de la ligne sur la gare de Paris-Nord, voir
La ligne, d'une longueur de onze kilomètres, relie la gare de Montsoult - Maffliers, située sur la ligne Épinay-Villetaneuse - Le Tréport-Mers et établie sur le plateau de France, à celle en impasse de Luzarches, situé dans la vallée de l'Ysieux.
Elle possède un tracé difficile, du fait de la dénivellation entre les deux, particulièrement en profil, avec de longues rampes. La ligne est à voie unique, avec un évitement à mi-parcours en gare de Belloy - Saint-Martin. Hormis cette dernière, seule la gare terminale de Luzarches possède deux voies à quai. La gare de Viarmes qui était pareillement équipée à son ouverture ne possède plus qu'une voie unique.
Voir le schéma de ligne détaillé dans l'imageDroite
Le viaduc de Viarmes est un des principaux ouvrages d'art du tracé.
La ligne est électrifiée comme tout le réseau Nord en 25 kV-50 Hz monophasé, équipée du block automatique lumineux, du contrôle de vitesse par balises (KVB) et d'une liaison radio sol-train sans transmission de données.