黒磯駅
概要
東北本線は電化時に当駅以南は直流電化（1,500 V）、以北は交流電化（20k V・50 Hz）されたことなどから、日本国有鉄道（国鉄）時代から運用上の要衝・境界となっている駅である。現在は貨物列車と一部の臨時列車を除き、当駅で運転系統を分断しており、新白河方面は主に2・5両編成の列車が1時間あたり1本弱、宇都宮方面は主に4両編成（一部は5・10両編成）の列車が15 - 40分間隔で運転されている。また、貨物列車についても乗務員の交代が行われる。
また、当駅より南側の直流区間はJR発足後の1990年（平成2年）に「宇都宮線」の運行名（愛称）が与えられており、正式路線名の「東北本線」で案内される当駅 - 盛岡駅間とはラインカラーでも区別される。東京近郊区間も当駅までとなっている。Suica首都圏エリアの端にあたる。
JR支社境は豊原駅 - 白坂駅間が大宮支社と仙台支社の境界となるが、輸送指令は東京駅から当駅までを東京支社が担当し、当駅以北を仙台支社が担当している。
駅長の配置された直営駅で、高久駅、黒田原駅、豊原駅を管理する管理駅でもある。
駅構造
駅舎側より、単式ホーム1面1線（1番線）、島式ホーム2面4線（2 - 5番線）、合計3面5線の地上駅である。駅舎上部を東北新幹線が通過している。社員配置駅（管理駅）で、高久駅 - 豊原駅間を管理する。Suica対応自動改札機が設置されている。
駅舎内にはみどりの窓口（営業時間は7時から18時）・自動券売機・指定席券売機・NEWDAYS・空きテナント・待合室・コインロッカー・観光案内所がある。空きテナントの位置にはかつて立食い蕎麦屋「喜多そば」があったが、2015年6月に閉店し、2017年8月にはテナントも撤去された。
1982年（昭和57年）の東北新幹線開業前には多くの特急・急行列車が停車したことから、かつてはホーム上にも待合室や売店等が設けられていた。これらは新幹線開業後も残存していた優等列車の大部分が廃止された1990年代初頭に全て撤去された。なお、2008年（平成20年）にホーム上の待合室が改めて設けられた。
かつては、皇族が那須御用邸に向かう際の最寄り駅としてお召し列車が当駅に発着しており、一般の入口の脇に皇室専用の出入口や待合室が設けられている。しかし、東北新幹線の開業、さらに1989年（昭和64年・平成元年）の昭和天皇崩御後は基本的に隣の那須塩原駅を利用するようになったため、ほとんど使われていない。そのため、以前1番線に存在した、お召し列車到着の際に駅長の立ち位置を示す印は、ホーム嵩上げ等の改良工事により消滅した。そのほかにも国鉄時代は宇都宮鉄道公安室黒磯公安部として鉄道公安職員が常駐しており、お召し列車の運転時以外も駅構内警備や旅客列車への警乗を行っていた。
駅構内の跨線橋は、かつては階段のみが設置されていた。2010年（平成22年）度から翌年にかけて跨線橋が更新されるとともにエレベーターが設置された。
夜間滞泊は宇都宮・上野方面に4本設定されている。
交直接続の駅
当駅は電化後、直流専用と交流専用双方の機関車の乗り入れ・車両交換ができるよう、1959年（昭和34年）から2017年（平成29年）まで当駅に地上切り替え方式の交直接続設備を設けていた。構内の架線は3番線（直流専用）と一部の側線を除き、直流・交流の両方に切替られるように交流区間で使用されている碍子形同相セクションにより区分（セクション）され、交直切換断路器を用い、黒磯変電所からの交流・直流の電源を地上からの指令で駅構内の区分された架線（セクション）に切替えて流すことが可能であった。このため、構内の信号機には直流または交流が加圧されていることを表示する架線電源識別標識が取り付けられていた。
地上切替時代は、同駅を跨いで運転される機関車けん引列車は原則的に同駅に停車し、直流・交流の機関車の交換作業を実施した。双方の電源に対応できる交直両用車両・気動車使用列車も、設備が車両側で乗務員操作により交直切り替え操作を行う車上切替に対応しておらず、信号取り扱いが電源切り替えに連動していた関係上、一旦停車し、交直両用車両については停車後パンタグラフを降下、地上側での電源の切り替え後にパンタグラフを再上昇させ発車する形をとった。ただし、1968年（昭和43年）10月改正（ヨンサントオ）以降、1番線の東京方と5番線の青森方に無電区間（デッドセクション）を設け、自動列車選別装置を装備する車両は地上子との連携により、1番線（下り）・5番線（上り）を停車せず通過し、車上切り替えを行うことが可能となっていた（列車選別装置#黒磯駅通過列車用も参照）。
しかし地上側の設備が複雑となること、加えて2008年に作業員の感電死事故が発生したことから、JR東日本では「保守管理の課題解消を目的」として、当駅構内をすべて直流電化とすることを決定し、2013年（平成25年）に工事を開始し、2018年（平成30年）1月1日から3日にかけ、構内の直流化を完了した。これに伴い、構内の盛岡方にデッドセクションが新設され、交直流電車・機関車は通過中に電源の切り替えを行う方式とした（車上切替方式）。
このため、工事完了後の当駅への交流専用車両の入線は不可能となったが、機関車交換が必要となる貨物列車は2012年（平成24年）にED75形交流電気機関車の定期運用が終了し、2016年（平成28年）3月26日以降は直流電気機関車の乗り入れも終了したことで、同駅を通過する貨物列車は交直両用のEH500形が直通で牽引する列車のみとなっていた。旅客列車についても、切替直前の2017年（平成29年）10月14日に実施したダイヤ改正で、黒磯駅以北で運行されていた交流専用電車の運行を新白河駅までとし、黒磯駅 - 新白河駅間で運行する車両をE531系交直流電車とキハ110系気動車に置き換えている。黒磯駅 - 新白河駅間は交直流電車・気動車のみの運用となったため、理論上は黒磯駅以南（宇都宮線区間）への直通運転も可能であるが、2018年現在、交直流電車・気動車による黒磯駅以南への営業列車としての直通運転は行われていない。
駅弁
2005年（平成17年）以降、当駅で販売されている駅弁は無い。
かつての販売業者
大東亜戦争（太平洋戦争）前は駅前にあった煙草屋旅館が駅弁の製造・販売を行っていたが、1950年（昭和25年）に発足した高崎鉄道管理局が当駅を管轄することになった時点では販売業者がない状態となっていた。電化による機関車の付け替えで停車時間が長くなることから、高木弁当と殺生石伝説に由来する九尾の狐をトレードマークとした九尾弁当本舗ことフタバ食品黒磯営業所が1956年（昭和31年）に営業認可を申請、1957年（昭和32年）から営業を開始した。
1960年代以降急行列車が順次電車・気動車に置き換わった後も、この駅で特急列車の通過待ちを行うことが多かったため、駅弁を買い求める利用者は多く、夜行列車が発着する時間帯も弁当の販売を行っていた。高木は「特製幕の内弁当」、「あゆづくし」、「高原肉めし」、「なめこ汁」など、九尾は「キジ焼き栗めし」、「九尾すし」、「九尾の釜めし」などが代表的な製品だった。九尾の製品は、フタバ食品九尾弁当部という表記の時代もあった。
九尾すしは後年、「九尾ずし」、「九尾の味」と2度改称、九尾の釜めしは横川駅の「峠の釜めし」と同様の益子焼の器が用いられていた。2001年（平成13年）に高木弁当が廃業、2005年（平成17年）にフタバ食品黒磯営業所が撤退し、販売は終了した。
高速バス
かつては、東野交通「マロニエ号」が 黒磯駅 - 羽田空港の空港リムジンバスを運行していたが、2013年12月16日をもって氏家駅始発となり、当駅発着の高速バス路線はなくなった。