En 2008, le parcours complet de la ligne demande 52 minutes, ce qui constitue le plus long temps de parcours entre terminus du métro parisien, à égalité avec la ligne 8. Comme sur toutes les principales lignes du métro, le premier départ a lieu de la tête de ligne vers 5 h 30, mais la longueur de la ligne implique qu'il faut une première circulation partielle afin d'assurer la desserte aux mêmes horaires que les autres lignes sans dépasser trop largement l'amplitude horaire de desserte. Une dernière circulation partielle est, de même, mise en place.
Ainsi:
En direction de Pont de Sèvres, les premiers départs ont lieu à 5 h 24 de Mairie de Montreuil, 5 h 25 de Porte de Montreuil, 5 h 24 de Nation et 5 h 46 de Porte de Saint-Cloud.
En direction de Mairie de Montreuil, les premiers départs ont lieu à 5 h 30 de Pont de Sèvres, 5 h 30 de Porte de Saint-Cloud, 5 h 35 de Havre - Caumartin et 5 h 42 de Porte de Montreuil
Le dernier départ pour un trajet complet a lieu à 0 h 26 en direction de Mairie de Montreuil et à 0 h 26 également en direction de Pont de Sèvres, suivis de deux départs à 0 h 31 dans chaque sens pour une desserte partielle. Le dernier départ pour un parcours complet est fixé à 1 h 26 dans les deux sens les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête.
L'intervalle moyen entre les rames est de deux à quatre minutes en journée, de deux à huit minutes en extrême soirée, de quatre à sept minutes le dimanche et de dix minutes les nuits des vendredis aux samedis, des samedis aux dimanches et des veilles de fête aux jours de fête après 0 h 30 (après 1 h 15 les nuits des vendredis aux samedis).
À l'ouverture en 1922, la ligne est desservie par des rames de trois voitures, deux motrices 500 encadrant une remorque de type A, longue de onze mètres. Le prolongement à Chaussée d'Antin en 1923 apporte une augmentation de fréquentation ; les rames sont alors prolongées à quatre voitures dont deux remorques.
Le matériel Sprague-Thomson circule pour la dernière fois à Paris sur la ligne 9 le 16 avril 1983. La ligne est parcourue depuis par du matériel MF 67. La RATP lèvera une tranche de 66 rames MF 2000, destinées à la ligne 9. La livraison sera étalée de 2012 à 2016.
On distingue deux catégories de personnel : les agents en station et les agents de conduite. Les agents de station ont pour mission de tenir la caisse, d'assurer le contrôle des voyageurs ainsi que la gestion des lieux, la vérification des installations et d'autres tâches à définir selon les besoins du service. Quelques agents sont par ailleurs détachés pour la durée du service afin d'assurer les relèves de caisses. Les stations sont gérées par la ligne 9, à l'exception de dix d'entre elles, gérées par d'autres lignes. Les conducteurs assurent la marche des rames. Le service est assuré sur trois roulements de travail (jour, mixte, nuit).
La tarification de la ligne est identique à celle en vigueur sur tout le reste du réseau et la ligne est accessible avec les mêmes abonnements. Un ticket t+ permet un trajet simple quelle que soit la distance, avec une ou plusieurs correspondances possibles avec les autres lignes de métro ainsi que le RER, mais uniquement dans Paris intra-muros pour ce dernier.
Le financement du fonctionnement de la ligne (entretien, matériel et charges de personnel) est assuré par la RATP. Cependant, les tarifs des billets et abonnements dont le montant est limité par décision politique ne couvrent pas les frais réels de transport. Le manque à gagner est compensé par l'autorité organisatrice, le STIF, présidé depuis 2005 par le président du Conseil régional d'Île-de-France et composé d'élus locaux. Il définit les conditions générales d'exploitation ainsi que la durée et la fréquence des services. L'équilibre financier du fonctionnement est assuré par une dotation globale annuelle aux transporteurs de la région grâce au versement transport payé par les entreprises et aux contributions des collectivités publiques.
La ligne 9 est une ligne du réseau parisien au trafic important : le nombre total de voyageurs transportés représente environ les deux-tiers de la fréquentation de la ligne 1 mais plus du double des ligne 10 et ligne 11. De 1992 à 2004, le trafic augmente de 0,7 %, ce qui ne place la ligne qu'en dixième position en termes de croissance sur le réseau (hors ligne 14).
Année | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 |
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Nombre de voyageurs | 115,4 | 111,4 | 110,6 | 97,8 | 103,3 | 104,2 | 106,0 | 105,9 | 109,4 | 113,5 | 112,6 | 110,6 | 116,2 |
Les stations les plus fréquentées desservies par la ligne sont par ordre décroissant (en trafic annuel, toutes lignes incluses) : République (15,14 millions de voyageurs), Franklin D. Roosevelt (12,19 millions) et Strasbourg — Saint-Denis (8,76 millions). En 1998, le trafic quotidien atteint 377 700 voyageurs en moyenne chaque jour ouvrable, 242 798 le samedi et 140 647 le dimanche.