府中を出たらすぐに国分寺街道と府中街道を跨ぎ、JR武蔵野線（地下）と交差して、大きく左にカーブを切りながら地上に降り、進路は南南西になる。ここで再び旧甲州街道の踏切があり、分倍河原駅へ。この駅の途中で立川崖線があり、ここから南は高架駅となる。その崖線下に沿ってJR南武線のホームがある。市道（ホーム下）と鎌倉街道旧道を越え、地上に降りる。降りきったところで中央道をくぐる。再び右にカーブを切りながら西南西に向かって高架に上がり、中河原駅である。ここで新道と合流した鎌倉街道を再び越える。左にカーブを切り、進路を再び南南西として多摩川を越え、多摩市に入る。右に急カーブを切って聖蹟桜ヶ丘駅である。この駅は古くはカーブの途中にあったが、高架化の折りに駅ホームの一部を直線としている。
相模原線とのポイントを通過し相模原線を左に分けると、地上に出る。西調布駅を過ぎて中央自動車道をくぐると右手に味の素スタジアムが見えてすぐが飛田給駅である。左右にカーブを切りながら府中市に入り市道の切り通しを越えて、武蔵野台駅へ。駅端からすぐに土手を上り、市道、西武多摩川線、市道を越え、地上に降りて右にカーブを切って多磨霊園駅へ。このカーブでは京王の曲線制限としては最も高い105km/h制限の標識が立っているが、最高速度を出す列車（特に特急・準特急）は先行列車の関係で直後の信号で減速信号に掛かることが多いため、この最高制限速度を出す列車は少ない。続く東府中駅は下り線のみ待避線を持ち、さらにその南隣に競馬場線専用ホームがある。競馬場線を左に分けて旧甲州街道を斜めに横切り、線路も左にカーブを切りそのまま高架へ上ってゆく。小金井街道を越えて2面4線の府中駅に着く。
2面4線のつつじヶ丘駅で左に電留線を見送りながら、本線は崖に突き出しながら国分寺崖線を再び下り、柴崎駅の先で野川を越える。そこから地下トンネルに入り、国領駅構内で大きく右にカーブを切る。ここから再び西北西に向きを変え、東京都道11号・狛江通りと地下で交差する。地上時代は踏切で交通が遮断され渋滞がひどかったが、地下化により解消された。布田駅は地下化開業の際にスクリーンドアを採用したため、旅客がホームへ転落するおそれはなくなった。さらに右に曲がって、2面4線（地下2階1面2線下りホーム、地下3階1面2線上りホーム）の調布駅へ入る。
仙川の谷に下り、これを渡ると地面は上がっていくが、線路はさらに下って切り通しに入る。調布市となり、仙川駅に着く。現在の仙川駅は山手線の渋谷駅と同じようなホーム構造であるが、かつては島式1面であった。都道114号をくぐると武蔵野台地の国分寺崖線から入間川の谷に突き出す。高架（築堤）で進んで入間川を跨ぎ、武蔵野台地の武蔵野面の舌状台地へ着地する。
小さな起伏を超え、右に大きくカーブを切るところに、下高井戸駅がある。ここでは左から東急世田谷線を迎える。下高井戸駅を出ると再び起伏があり、向きを西北西に変え、車両基地（かつては工場もあったが現在は留置線のみ。詳細は若葉台検車区を参照）のある2面4線の桜上水駅へ。続く上北沢駅は京王線では数少ない島式1面の駅である。上北沢駅付近からしばらく首都高速道路との距離が離れる。上北沢駅を出ると高架駅の八幡山駅に向け駆け上る。八幡山駅は京王線では唯一、ホームのない通過線のある駅で、外側線が本線となっているのも唯一である。その高架により環八通りを越える。左に高架の電留線を見ながら高架線から駆け下りて、左にカーブを切って芦花公園駅、西南西に向かって、烏山川を跨ぎ、千歳烏山駅である。この付近はバイパスである国道20号と多少離れるが、旧道とは近い。この区間では代田橋駅 - 仙川駅で連続立体交差の計画がある（新宿 - 調布間の連続立体交差化事業および複々線化計画参照）。
天正5年（1577年）、後北条氏家臣・中山家範（勘解由）の次男として生まれた。中山氏は武蔵国入間郡（現在の埼玉県飯能市付近）に本拠のある武藏七党の一つ。北条氏が武蔵国を押さえると家臣団に組み込まれる。天正18年（1590年）、小田原征伐における八王子城攻防戦で家範は討死するが、戦後、兄照守とともに徳川家康に召し抱えられ、信吉は小姓役（1500石）として仕えた。父子ともに八條流馬術の名手。慶長8年（1603年）、伏見城で刺客を捕まえて家康から褒美を貰う。慶長12年（1607年）11月、家康の十一男頼房が常陸国下妻10万石に配されるに伴い、特に頼房に附属されて家老に任じられ、常陸国真壁郡内に5000石の加増を受けて6500石を知行した。慶長13年（1608年）、父の奮戦した八王子城で武功のあった17騎を与力として預けられ、真壁でさらに3500石を加増された。慶長14年（1609年）11月、頼房の水戸転封により5000石に加増され、合計15000石となる。慶長19年（1614年）、大坂の陣では頼房とともに駿府城の守備についた。元和2年（1616年）3月26日、従五位下備前守に叙任。元和7年（1621年）には2万石に加増される。翌元和8年（1622年）、常陸松岡（現在の茨城県高萩市）に居館を構えた。伏見城内での盗賊捕縛や駿府城大火時における頼房救出など、信吉の正直な性格や人柄が家康の厚い信任を得ていたものと思料される。また、水戸藩主の後継として光圀を将軍家光に推挙したと伝えられる。寛永19年（1642年）1月6日、死去。享年65。