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U- und S-Bahn sind in unterschiedlichen Infrastrukturen unterwegs. Während die U-Bahn über 45 Tunnelstationen verfügt und auf mehreren Streckenabschnitten auf Viadukten unterwegs ist, sind es bei der S-Bahn lediglich 10 unterirdische Stationen (inkl. Hauptbahnhof).

Der unterschiedliche Tunnelanteil veranschaulicht, dass die S-Bahn ein insgesamt weniger vor externen Einflüssen geschütztes System ist als die U-Bahn. Deshalb gibt es bei der S-Bahn auch mehr Einwirkungen von außen, wie bspw. Witterungsbedingungen, Personen oder Gegenstände in den Gleisen und daraus folgende Feuerwehr-, Polizei- und Rettungswageneinsätze. Von diesen externen Einflüssen, die für alle schienengebundenen Verkehrsmittel eine große Herausforderung sind, ist grundsätzlich auch die U-Bahn betroffen, allerdings in geringerem Maße.

Im Regionalverkehr gibt es dagegen keine Tunnelstrecken oder -stationen. Somit sind die externen Einflüsse auf den fahrplanmäßigen Betrieb hier im Vergleich zu U- und S-Bahn in der Regel am größten.

Auch bei dem Aufbau der Liniennetze unterscheiden sich S- und U-Bahn. Während den vier S-Bahn-Linien im Hamburger Innenstadtbereich zwei Strecken mit insgesamt vier Gleisen zur Verfügung stehen (City-Tunnel via Jungfernstieg und Verbindungsbahn via Dammtor), teilen sich bei der U-Bahn nur die U2 und U4 auf einem Abschnitt die Gleise. Die hochfrequentierten Linien U1 und U3 fahren dagegen unabhängig voneinander auf ihren eigenen Strecken und können sich im Fahrgastbetrieb, außer bei der Bereitstellung oder Überführung (z.B. der U3 in Wandsbek-Gartenstadt aus Farmsen), gegenseitig nicht beeinflussen.

Alle S-Bahn-Linien treffen am Hamburger Hauptbahnhof zusammen, was den Bahnhof für die S-Bahn zu einem Nadelöhr macht. Unvorhergesehene Gleissperrungen oder Verspätungen führen wiederkehrend zu massiven Auswirkungen im gesamten Liniennetz. Auch die Station Altona ist ein Knotenpunkt im Hamburger S-Bahn-Netz, an dem drei der vier S-Bahn-Linien zusammentreffen. Daraus können ebenfalls betriebliche Einschränkungen resultieren. Mit dem Start des neuen S-Bahn-Netzes im Dezember 2023 soll diese betriebliche Herausforderung im Vergleich zur Situation vorher mit fünf von sechs verkehrenden Linien perspektivisch reduziert werden.

Für den Regionalverkehr stellt der verkehrlich stark belastete Hamburger Hauptbahnhof ebenfalls eine große betriebliche Herausforderung dar. Hier teilen sich Regionalverkehrslinien bereits an verschiedenen Bahnsteigen die Ankunfts- und Abfahrtsgleise und fahren auf demselben Gleis z.T. nacheinander ab. Dadurch wirken sich kleine Unregelmäßigkeiten schnell auf weitere Linien aus.

Große Auswirkungen auf die Pünktlichkeit und Zuverlässigkeit des Regionalverkehrs hat der Mischbetrieb. Auf nahezu allen Regionalverkehrsstrecken im hvv fahren neben Güterzügen vor allem auch eine Vielzahl an Fernverkehrszügen der Deutschen Bahn (IC, ICE) und weiterer Betreiber. Die Strecken im südlichen hvv Tarifgebiet in Richtung Lüneburg und Buchholz sind hiervon in einem besonderen Maße betroffen.

Die Linie S5 der S-Bahn teilt sich auf einem Streckenabschnitt zwischen Neugraben und Stade ebenfalls die Gleise mit Regional- und Güterzügen, was die Abhängigkeit von externen Faktoren in Bezug auf Pünktlichkeit und Zuverlässigkeit erhöht. Auch die insgesamt 23 Bahnübergänge im S-Bahn-Liniennetz machen das System für Störungen anfälliger.

Im Liniennetz der U-Bahn gibt es die Problematik des Mischverkehrs oder von Bahnübergängen dagegen nicht.

Die U-Bahn ist überwiegend im städtischen Raum von Hamburg unterwegs, während die S-Bahnen auch weit in das Hamburger Umland bis nach Stade und Wedel sowie Pinneberg und Aumühle verkehren. Je länger die Strecken sind, desto mehr Einflüsse können auf eine Zugfahrt einwirken. Bei der U-Bahn ist hiervon die Linie U1 betroffen.

Am längsten sind die Strecken im Regionalverkehr. Somit sind auch in diesem Fall die möglichen Einflüsse auf Pünktlichkeit und Zuverlässigkeit am größten.