直通運用とは、新魚圦より先、潮風電鉄名富線および、名富電鉄方面へ直通する運用を指す。
直通先はどちらも普通規格の電車線のため、ホームの高さに差が生じる。
対策として、直通区間には低床ホームも設置されており、直通電車はそのホームに停車する。
現在、直通運転は、1号線、3号線で行われている。
1号線は海里港から、3号線は紅楼園からそれぞれ市内線をすすみ、新魚圦から名富線に直通する。直通の普通電車はすべて途中の潮電浜名富どまりとなる。
また、急行はこの駅で潮電の温泉方面行きと、富電古船口行きに分かれる。
直通先では、ATS設置区間があるため、ATSの設備を搭載した連接車が活躍する。
そのため、市内線単車などが直通することはない。
ほかにも、潮風電鉄、名富電鉄が保有する直通車両による運用もある。
充当車両については以下のとおりであるが、詳しくは車両紹介(ホーム)に掲載。
海里港車庫所属・直通連接車および超低床車
280形
2100形
2200形
2300形
2400形
2500形
2650形
2600形
3000形
3100形
その他の直通車
200形
海電所属唯一の直通単車
1形機関車
SL桟橋号として直通
潮電200形
潮電が所有する直通車
富電300形
富電が所有する直通車
富電600形
富電が所有する直通車
貨物列車として新魚圦ー芋船駅前間で乗り入れがある機関車
名富電鉄 EB10形
名富電鉄 ED70形
名富電鉄 ED80形
海里臨港 DD50形
海里臨港 ED80形