도쿄 메트로 도자이선(일본어: 東京メトロ東西線 (とうざいせん) 도쿄메토로 도자이센[*])은 일본 도쿄도 스기나미구의 나카노역과 지바현 후나바시시의 니시후나바시역을 잇는 도쿄 메트로의 철도 노선이다. 노선 색상은 하늘색이며, 노선 기호는 T이다. 노선명인 '도자이(東西)'는 '동서'를 의미하며, 이름 그대로 도쿄를 동서로 관통하는 주요 간선 노선 중 하나이다.
총 영업 거리는 30.8km이며, 총 23개의 역을 통과한다. 1964년에 다카다노바바 ~ 구단시타 구간이 개업한 이래 순차적으로 연장되어 현재의 형태를 갖추게 되었다.
도쿄 메트로 도자이선은 양쪽 종점에서 다른 철도 노선과의 직통 운행을 실시하고 있다. 서쪽 종점인 나카노역에서는 동일본 여객철도(JR 동일본) 주오 쾌속선과 직통 운행하여 미타카역까지, 동쪽 종점인 니시후나바시역에서는 도요 고속 철도 도요 고속선과 직통 운행하여 도요 가쓰타다이역까지 운행된다. 이를 통해 도쿄 도심을 넘어 수도권 서부와 동부의 넓은 지역을 연결하는 광역 철도망의 중요한 축을 담당한다.
이 노선은 도쿄 도심의 주요 업무지구인 오테마치, 니혼바시 등과 서부 및 동부의 주거지를 연결하는 역할을 하여 통근 및 통학 수요가 매우 높다. 특히 출퇴근 시간에는 일본 내에서도 손꼽히는 혼잡도를 보이는 노선으로 잘 알려져 있으며, 혼잡 완화를 위해 쾌속 열차 등 다양한 운행 형태를 도입하고 있다.