当駅に乗り入れている路線は常磐線のみだが、本線のほか、当駅からは田端駅（田端信号場駅）方面への支線（田端貨物線）と隅田川駅方面へ向かう支線（隅田川貨物線）が分岐する。支線は田端信号場駅方面は貨物列車と臨時列車が、隅田川駅方面は貨物列車のみが使用する。
当駅は、特定都区市内制度における「東京都区内」に属している。
駅構造.
本線の両側にはホームのない支線の線路がある。下り線側は田端信号場駅方面から来て南千住駅寄りで合流する。合流地点は三河島事故が起きた現場である。上り線側は田端信号場駅と隅田川駅を結ぶ単線で、南千住駅寄りに上り線からの渡り線がある。
自動券売機、多機能券売機、指定席券売機、自動改札機、乗車駅証明書発行機が設置されている。お客さまサポートコールシステムが導入されており、早朝はインターホンによる案内となる。また、乗車駅証明書発行機は早朝のみの稼働である。
のりば.
（出典：JR東日本:駅構内図）
利用状況.
近年の1日平均乗車人員の推移は下記の通り。
駅周辺.
駅の出口は尾竹橋通りに面している。当駅から日暮里駅までの線路は弧を描くような急カーブになっており、直線距離では日暮里駅・西日暮里駅・町屋駅も徒歩圏内にも入るほどの近さにある。
駅周辺の歴史.
明治時代には上野の戦いから逃れた彰義隊の残兵が伊藤家に匿われた経緯も史記に残っている。日暮里出身の吉村昭の『彰義隊』に詳しい。
明治から大正までは湿地帯や農家の屋敷も残る田園地帯であった。また、文京区の柳沢吉保邸であった六義園に展示されている江戸地図に三河島近辺は田畑の表記になっている。
明治以降、屠殺場および皮革工場、下水処理場（三河島水再生センター）などの施設が建設されるようになり、戦前戦後にかけて、それらの工場や施設に日本人労働者や朝鮮半島出身者（多くが済州島出身者）が移住して働くようになった。そのような経緯から現在では駅周辺は焼肉店などハングルの看板が並ぶコリア・タウンともなっており、東京朝鮮第一初中級学校も近辺に所在する。規模的には御徒町（東上野）、大久保（新大久保）、川崎市桜本、千葉市栄町など関東の他コミュニティよりも比較的規模も活気も小さい。高度経済成長とともに金物加工や印刷、製紙や箱工場も増え、工業地域となった。
バス路線.
三河島駅前バス停にて、都営バスの路線バスが発着する。