起点駅である堀ノ内駅は京急本線からの分岐点。本線は浦賀方面に続くがほとんどの速達列車は久里浜線に直通する。堀ノ内駅から新大津駅を抜け久里浜線内で利用客第2位の北久里浜駅に至る。内陸部を通過するが付近は山の上まで宅地開発が進んでいる。北久里浜駅と京急久里浜駅の間には運送上の拠点となる車両基地があり京急久里浜駅を境に輸送量に大きな段差ができる。平作川に架かる鉄橋を渡ると路線の名前の由来にもなった京急久里浜駅である。京急久里浜駅は横須賀市内でも本線の横須賀中央駅に次いで乗降人員が多い駅であり駅ビルのウィング久里浜が隣接している。また横須賀線の終着駅である久里浜駅に隣接するため乗換客も多い。また、ここからバスを利用し久里浜港に向かえる。久里浜港からは、南房総の金谷港を結ぶ東京湾フェリー及び、期間限定で東京港・伊豆諸島を結ぶ東海汽船に乗船することができる。京急久里浜 - 京急長沢間は単線区間である。高架部分とトンネルを通過するとYRP野比駅に到着する。YRPとは電波情報通信技術に特化した研究開発拠点横須賀リサーチパークの略であり当駅の名前の由来となっている。朝のラッシュ時には品川方面から乗車してきた旅客の多くがここで下車する。YRP野比駅から京急長沢駅、津久井浜駅にかけては車窓から現在でも住宅地混じりの田園風景が広がる。京急長沢付近から山側をみると大仏や五重塔を見ることができるがこれらは付近の霊園が昭和の終りごろに建造したものである。京急長沢 - 三浦海岸間は複線区間に戻る。海岸付近を通っているが住宅や山林などがあるため車窓からはほとんどに海を見ることはできない。なおこの近くには北下浦海岸や三浦海岸といった海水浴場があるため夏を中心に賑わう。三浦海岸駅から終着駅三崎口駅へかけては再び内陸を走行する。付近には最近分譲された住宅地もあるがほとんどは農地か山林である。久里浜線は三崎口駅で終点となり、三浦市の市役所所在地の三崎や城ヶ島、油壺（油壺マリンパーク）、横須賀市の相模湾沿い地区方面へはここから京浜急行バスでアクセスする。
1983年（昭和58年）より油壺マリンパーク集客を目的として、全日の快特・特急各1往復にヘッドマークを取付けて運転した。快特については2000形が充当されるようになった時点でヘッドマークの取り付けが廃され、特急の1往復が京急の定期列車では唯一のヘッドマーク付きとなっていた。また、三崎口駅を発着する平日の快特は「マリンパーク号」だけであった。1998年（平成10年）11月のダイヤ改正で平日の快特がすべて三崎口駅発着となったこともあり、快特・特急ともに廃止された。
成田山新勝寺参拝客の輸送を目的として、1969年（昭和44年）より1972年（昭和47年）まで三浦海岸 - 京成成田間に終夜運転で2往復運行された。車両は1000形、停車駅は京急線・都営線内は特急と同一、京成線内は臨時特急停車駅（京成津田沼 - 京成成田間無停車。押上 - 京成津田沼間でも特急と一部異なる）であった。1973年（昭和48年）も運行する予定であったが、東京都交通局の労働争議による反対から終夜運転を急遽中止し、そのまま廃止された。
毎年5月下旬ごろに、久里浜工場信号所で行われる『京急ファミリー鉄道フェスタ』開催時にのみ運行される臨時列車。「お帰り」という名のとおり、久里浜工場信号所→京急久里浜駅間の下り列車のみであり、京急久里浜駅→久里浜工場信号所間の上り列車の運行はない。30分間隔で運転され、終点の京急久里浜駅では中線に到着し、上下線のどちらの列車にも同一ホームで乗り換えができるようになっている。運賃は京急久里浜駅から計算され、京急久里浜駅までの場合は入場券が必要となる。
平日朝上りのみ運転の三崎口駅 → 金沢文庫駅間が特急となる快特（B快特）のうち、横浜駅に7時30分 - 8時30分に到着する列車は品川方先頭車が女性専用車となる。
2001年（平成13年）に首相に就任した小泉純一郎によって「聖域なき構造改革」が推進された。小泉内閣は民間人による駐車監視員制度の導入、整腸剤やビタミン剤の薬局以外の販売の認可、株式会社の1円からの設立可能などの規制緩和を実施した。また『官から民へ』をスローガンにして、日本道路公団・営団地下鉄・成田空港の民営化を実施した。小泉内閣は郵政三事業などの公共サービスの民営化・電気産業・通信産業・運輸業などの参入規制改革を政策目標としていた。民間金融機関に係る行政は、伝統的に大蔵省（現在の財務省）が担ってきたが、民間金融機関等の検査・監督を分離して2001年（平成13年）に内閣府の外局として発足した金融庁によって金融再生プログラムが実施されて、銀行の不良債権処理が進んで金融機関は健全化した。日本銀行はゼロ金利政策から量的金融緩和政策に転換して、都市銀行は三大メガバンクに統合された。デフレが進行した経済対策からノーベル経済学賞を受賞した経済学者のポール・クルーグマンが提唱したインフレターゲットの導入が検討された。長く緩やかな景気回復（2002年（平成14年）2月から2008年（平成20年）2月まで）が続いたが、この景気拡大は専ら外需主導であり、公共投資の縮小および企業の人件費抑制に伴う労働分配率低下により、内需と個人消費は冷え切ったままであった。また、2003年（平成15年）の大卒就職率は55%にまで低下、高卒も史上最悪の就職難に遭遇した。新興国の経済発展に伴い、重厚長大産業を含む製造業の復権が起こった。一方で、新しい産業としては情報革命によってIT産業が発達して、少子高齢化によって介護サービス事業が成長して、高齢者の死亡者数の増加で葬祭業（葬儀ビジネス）が成長して、非正規雇用の増大で労働者派遣業が成長した。2000年代後半に入ると、六本木ヒルズ族と呼ばれる富裕層が話題を振り撒いた。富裕層増加の一方で非正規雇用の増大（15歳 - 19歳は約7割が非正規雇用）や、フルタイムで働いても貧困から脱却できないワーキングプアの存在が表面化して、日本共産党の支持層に多いプロレタリア文学の蟹工船の読者が急増して、「格差社会」の到来が叫ばれるようになった。2009年（平成21年）の日本政府の発表では、2006年（平成18年）の時点で貧困率は15.7%であった。2008年（平成20年）に入ると、景気は再び後退し始め、資源価格上昇の中で景気後退が続くスタグフレーションの進行が憂慮された。