宇都宮駅は、宇都宮線同駅以南の上野発着列車（上野東京ライン列車含む）・湘南新宿ライン列車と、同駅以北の黒磯発着列車の始発・終着駅であり、日光線（宇都宮駅 - 日光駅）の全列車および烏山線（宝積寺駅 - 烏山駅）のほぼすべての列車も始発・終着駅としており、駅構内には列車の留置線が存在する。これはかつて同駅に客車牽引用機関車の車庫があり、列車の出発仕立線や洗浄線、留置線があったこと、および貨物列車の発着駅であり貨物の積み下ろしも駅構内で行われていた名残である。1910年には、日清製粉宇都宮工場と同駅間に敷かれた貨物線を使用した小麦粉輸送が開始され、1966年には、小麦粉輸送専用貨車のホキ2200形の登場によって、同社宇都宮工場 - 鶴見工場間の小麦輸送が当線経由で行われた。また、旅客部門においても国鉄近郊形車両の標準形式の一つである115系電車の第一号は、初めて宇都宮駅構内の宇都宮運転所に新製配置され、その後小山電車区（現在の小山車両センター）が同運転所管轄の車庫として新設され115系電車が転配されるまでは宇都宮駅構内に留置されていた。駅東側の電留線は同駅発着貨物列車の廃止に伴う再開発によりそのほとんどが撤去され、2008年にはロータリーが完成した。現在、ほとんどの列車が宇都宮駅でそれぞれ南北に折り返す運行形態となっており、同駅を跨いで東京・日光方面と黒磯方面を移動する際には同駅で乗り換えるのが標準となっている。宇都宮駅を出発すると、宇都宮運転所を右手に見ながら構内を抜け、陸羽街道の踏切を越すと北東に進路を取る。ここから現在の蒲須坂駅北側約700mまでの区間は当初宇都宮駅から北進し、古田駅・長久保駅を経由するルートで建設されたが、夏季の鬼怒川の大水により護岸工事や橋脚の改修工事などに多額の費用を費やしていたため、1897年（明治30年）2月25日に現在の岡本駅・宝積寺駅・氏家駅を通るルートに変更された。北東に進路をとる現在線は宇都宮北部住宅街を通過し、平出工業団地北辺部のパナソニック、コカ・コーラ、三菱日立パワーシステムズ精密鋳造（旧三菱製鋼）といった工場群の隣接地を進んで岡本駅に着く。岡本駅は旧河内町の駅であったが、合併によって宇都宮市3つ目の宇都宮線の駅となった。かつては同駅から汽車製造（現ジェイバス）宇都宮工場や日光製紙（のちの高崎製紙、現王子マテリア）日光工場への引き込み線が分岐していたが、現在は廃止され線路も撤去されている。岡本駅を出ると、まもなく住宅が途切れ、河岸段丘を下って田園地帯を走り抜け、まもなく栃木県中央部を南北に流れる鬼怒川を渡る。同橋梁上からは、天候が良ければ車窓左側（北側）に左から日光連山（男体山、子真名子山、女峰山など）・高原山・那須岳、南側にはすぐ下流側に国道4号の鬼怒川橋（下り線）・新鬼怒川橋（上り線）と筑波山を見ることができる。鬼怒川を渡るとすぐ左に大きくカーブを切り、切り通しを登って鬼怒川左岸段丘に上がるとまもなく烏山線の分岐駅であり、高根沢工業団地の最寄り駅でもある宝積寺駅に到着する。宝積寺駅を出ると烏山線が段丘を東に下り、宇都宮線はしばらく台上を走る。この付近では右手（東側）車窓に栃木県と茨城県の県境をなす八溝山地の山並みが、そして左手（西側）には男体山をはじめとする日光の山々そして高原山が見渡せる。まもなく段丘を下ってさくら市の中心地で喜連川温泉の入口でもある氏家駅に着く。氏家駅を出るとすぐに国道4号が宇都宮線をまたぎ、高原山の山容が左手前方（北側）に大きく見えてくる。しばらく田園地帯を走って市の堀用水を渡ると蒲須坂駅に着く。同駅は開けた平地部に位置し、駅の西-北-東側には左から日光連山、高原山、（奥に）那須岳、そして八溝山地と180度の大パノラマが広がる。のどかな田園のただ中にあるが、かつては一部優等列車の停車駅となったこともある。蒲須坂駅を出ると、荒川を渡り、小高い丘が連なる塩那丘陵の起伏地に入る。電車は丘の間を縫うように走り国道4号と併走して左にカーブし、住宅地に入って片岡駅に着く。片岡駅を出ると東北新幹線の高架がまたいでいく。すぐに東北自動車道の矢板ICの取付道路をくぐってりんご等の果樹園畑の中をしばらく進むと、再び田園地帯に入って内川を渡り、住宅地に入ると矢板駅に着く。この内川付近の西側の丘陵地は、鎌倉時代初期に源姓塩谷氏を継いだ宇都宮朝業が築いた川崎城跡である。矢板駅を出ると、再び丘陵地帯の合間を走り、すぐに上下線が分かれ、宇都宮線区間唯一のトンネルとなる針生トンネルを抜け、国道4号と併走しながら箒川（ほうきがわ）を渡って那須野が原の田園地帯に入る。那須野が原は、箒川と那珂川に挟まれた木の葉状に広がる広さ4万haに及ぶ日本最大級の複合扇状地で、高原山火山などの火砕流などで基礎が形成され、その後の河川などの砂礫の堆積により形成された。那須野が原の地質は水を通しやすく、両河川の間を流れる蛇尾川（さびがわ）と熊川は水無川で伏流水となっており、蛇尾川・熊川の両橋梁からは、多雨期をのぞいて河原に水流を見ることはできない。開墾に当たっては、那須野が原北端の那珂川より取水（岩崎取水堰）して、灌漑用水を地表に引き客土することでようやく農地とし、現在では栃木県一の米および生乳の生産地となっている。現在でも、開拓・開墾の歴史を那須疏水の清流にしのぶことができる。また、関東の名族は戦国時代 - 江戸時代初めごろまでに歴史の表舞台から姿を消すが、この那須地方は中央政権による改革を免れ、室町時代には関東八屋形の一角をなした那須氏一門が江戸時代以降も脈々とその歴史を刻み続けている。その影響で、大田原市の那須神社や黒羽雲巌寺などの当時からの歴史的建造物も比較的良好に現存し、松尾芭蕉の奥の細道紀行にも登場する。箒川を渡るとまもなく国道4号が宇都宮線をまたいで大田原市内唯一の駅である野崎駅に着く。この北部には野崎工業団地が立地し、当線はその南端部を北上していく。野崎駅を出ると、まもなく那須疏水第4分水を渡り、すぐに東側から東北新幹線の高架が迫ってこれと併走する。那須疏水鍛冶屋堀を渡って直線区間をしばらく行くと西那須野駅に着く。西那須野駅の下には那須疏水第3分水が流れる。この付近から那須塩原駅、黒磯駅にかけては、那須の茶臼岳、朝日岳、三本槍岳を望みながら走る。西那須野駅は、栃木県内有数の温泉郷である塩原温泉郷、そして米および生乳の県内第一の生産地である那須塩原市の玄関駅である。同駅は当初那須駅として開業し、東北本線が電化されその座を黒磯駅に譲るまでは那須地区を代表する駅であり、開業当初から優等列車の停車駅であった。駅周辺は那須野が原の開拓社の一つ肇耕社の開墾地であり、肇耕社の開設者の一人で、その後栃木県令となって塩原に公道を開設した三島通庸にちなむ旧三島村の地内であった。三島村はその後西那須野町を経て現在は那須塩原市に編入され、西那須野駅周辺の三島の地名に那須開墾の歴史がしのばれる。西那須野駅を出ると、列車は斜面を下って接骨木用水を渡り、しばらく進んで水無川の蛇尾川を渡る。堤防で区切られた河道には白い巨石が連なり河川であることが分かるが、多雨期をのぞいて河川水は見えない。ブリヂストンの工場の合間を抜けて同じく水無川の熊川を渡ると住宅地に入り那須塩原駅に着く。那須塩原駅はかつて東那須野駅と称し、開業以来優等列車や速達列車のほとんどが通過していたが、東北新幹線の開業に伴い新幹線停車駅となり一転、塩原温泉郷および那須温泉郷の玄関駅となった。那須塩原駅を出るとすぐに那須疏水第2分水を渡って林地を進み、再び田園地帯に入って那須疏水第1分水を渡り、住宅地に入るとまもなく宇都宮線列車の終点・黒磯駅に着く。黒磯駅は、昭和期には関東地方の一大避暑地である那須高原の玄関駅となり栄えたが、新幹線開通後は那須塩原駅と機能を二分、現在は宇都宮線終点として利用者数も減少傾向にある。那須高原は北に勇壮な那須連山、南に広大な関東平野の絶景を楽しめる絶好のビュースポットでもあり、休日は春の新緑シーズンから秋の紅葉シーズンまで行楽客でにぎわう。同駅は直流電化区間と交流電化区間の境界駅となっているため、構内の盛岡方にはデッドセクションがあり、これより北側の東北本線区間は、旅客列車については新白河駅まで交直流電車・気動車が運用されている。そのため、基本的に直流専用電車で運行される宇都宮線列車はここで宇都宮方面に折り返し運転となる。