500番台和E501系运行。E501系自时刻表修改前的2007年2月27日开始使用。2017年起，因应东北本线黑矶-新白河路段运用更改为胜田车辆中心所属的E531系电车行驶，上述的列车即是经由水户线往返胜田与黑矶。2019年3月16日时刻改正后，E501系退出水户线运用，自此全数改由E531系行驶。
现在使用车辆.均使用电联车运行。
历史.水户线于1889年（明治22年）开业。当时的运营公司是水户铁道，运行区间是小山车站 - 水户车站。这是第一条到达