由上海南站改到上海北站（今上海铁路局客技站），并增设梵皇渡、徐家汇、新龙华等站，其中新龙华站到上海北站的接轨线称沪杭铁路内环线，上海南站至新龙华站的原有线路改称上南支线。抗日战争期间，沪杭线受到严重破坏。日军侵占后，开始修复铁路，并在铁路沿线建造炮楼碉堡，作为重要战时基地。一些碉堡至今仍然保留在铁路线附近，成为历史见证。
复线化.1949年中华人民共和国成立以后，对沪杭铁路进行了多次整修和改造，包括更换钢轨和将木枕更换为钢筋混凝土枕。并在1950至1980年代先后新设马王塘、嘉