石越駅を過ぎると、宮城県と岩手県とを分ける丘陵地帯に入り、両県を行ったり来たりすることになる。岩手県の油島駅・花泉駅および清水原駅を過ぎて再び宮城県に戻ると、仙台を出てから旧・奥州街道の道筋と大きく離れていた当線は、宮城県栗原市に位置する有壁駅で再び旧・奥州街道（および東北新幹線）と並走し始める。岩手県に戻ると間もなく北上盆地に入り、同県南部の中心都市である一関市の一ノ関駅に到着。同駅は仙台駅以来の新幹線駅併設駅であり、大船渡線への乗り換えや、厳美渓、須川高原温泉、奥州三十三観音霊場などの名所へ向かう利用客で賑わう。
運行形態.
優等列車.
地域輸送.
東京地区の電車特定区間.
前述のように、東京近郊では多数の運行系統が東北本線を走行している。運行形態の詳細については各路線・運行系統の記事を参照。
また、宇都宮線・高崎線および常磐線快速電車・常磐線では、上野駅を発着する従来からの系統に加えて、JR発足後に次の運転形態が新設されている。
この区間は福島県内の白河・須賀川・郡山・福島付近の短距離通勤通学輸送が主で、新白河駅・郡山駅・福島駅を始発・終着とする列車を中心に運行されている。概ね郡山駅で系統は分割されているが、朝夕の一部列車は直通運転する。
この区間についても日中の一部列車がワンマン（車内精算型）で運行されている（多客が発生する場合は、ワンマンを解除し、車掌が乗務する）。
快速「アテルイ」.
貨物列車.
東北本線内で定期貨物列車が発着する駅は、宇都宮貨物ターミナル駅・郡山貨物ターミナル駅・郡山駅・岩沼駅・仙台貨物ターミナル駅・水沢駅・盛岡貨物ターミナル駅である。また陸前山王駅からは貨物専用の仙台臨海鉄道に、小牛田駅からは石巻線の貨物列車に接続している。
使用車両.
東京近郊の山手線・京浜東北線・埼京線などや、高崎線・常磐線直通列車の使用車両は当該記事を、特急列車については優等列車で挙げられている各項目を参照。
歴史.
概略.
駅一覧.
（貨）は貨物専用駅。それ以外の駅で◆・◇・■を付した駅は貨物取扱駅を表す（◇は定期貨物列車の発着なし、■はオフレールステーション）
現存区間.
() 内は起点からの営業キロ
支線.
() 内は起点からの営業キロ
廃駅.
廃止区間にあったものを除く。
廃止信号場.
廃止区間にあったもの、駅に変更されたものを除く。