京都府内は生駒山地の東側から北側に沿っており、ほぼ全区間が単線である。関西文化学術研究都市の沿線であるため近年は利用者が増えている。
徳庵駅を過ぎて大きく右にカーブすると、大阪市に入り、下り線はおおさか東線を越えるための高架となり、その高架からは網干総合車両所明石支所放出派出所を眺めることができる。片町線の上下線に挟まれる形で走るおおさか東線と合わせて方向別複々線になると地上に降り、対面乗り換えが可能な放出駅に到着する。再び高架になると城北川を渡る付近で上り高架線はさらに高さを上げ、おおさか東線の上下線を越える。鴫野駅の手前で下り線と合流し、おおさか東線とは線路別複々線となる。
鴫野駅はカーブ区間にホームが設置されており、駅係員もラッシュ時にホームに常駐している。寝屋川を渡っておおさか東線が右に別れ地上となり、左にカーブすると現在の終点である京橋駅に到着する。なお一部の列車を除き大半の列車が同駅からJR東西線へ直通運転を行う。
かつての終着駅であった片町駅は、京橋駅からそのまま直進した場所にあった。
運行形態.
定期列車.
快速.
区間快速.
普通.
臨時列車.
快速.
現在は、臨時列車の運転はない。
大晦日臨時列車.
女性専用車.
廃止列車.
直通快速.
使用車両.
現在の車両.
全列車が電車で運転されている。直通運転を行うJR東西線とともに全区間の列車がロングシート車で占められている。また、所属は網干総合車両所所属・明石支所配置である。直通先のJR宝塚線の普通・快速列車やJR神戸線・JR京都線の普通（京阪神緩行線）と共通運用となっている。
歴史.
年表.
以下で区間の「廃止」は特に注記がなければ当該駅および信号場間の営業線としての廃止を意味する。廃止日以降も車両基地への回送線としてや、重複区間であるため一部区間では線路が残っている（いた）場合はその旨注記した。
駅一覧.
本線（学研都市線）.
祝園駅・同志社前駅・大住駅・藤阪駅・津田駅・星田駅・寝屋川公園駅・忍ケ丘駅・鴻池新田駅がJR西日本交通サービスによる業務委託駅、西木津駅・下狛駅・JR三山木駅が無人駅、それ以外の駅はJR西日本の直営駅である。
廃止区間.
括弧内の数値は起点からのキロ程。
廃駅.
括弧内は木津駅起点の営業キロ。廃止区間の駅を除く。
将来の構想・計画.
片奈連絡線.
京橋駅地下化構想.