以取得用以扩张车站的土地，最终改为在池袋站与品川线交汇。这个规划使得驹込站与巢鸭站之间的线路呈西南走向，而在大冢站附近转向西北。这条联络线最初被称为丰岛线，在开业前的1901年11月16日与品川线合称为山手线。山手线支线通车后，山手线承担了东北线、信越线、常磐线、中央线和东海道线连接的任务。由于日俄战争爆发，铁路货物运输量大幅增加，因此从1904年新宿站-池袋站间的线路开始，至1910年，除池袋站-赤羽站区间外全线实现复线化。随着新的东京站完工启用，1919年，山手线的营运区间一度与延伸通车至东京站