21世紀に入ると、2001年に発生したアメリカ同時多発テロ事件による乗客減少や、ほぼ同等の座席数で燃費に勝るボーイング777-300型機の納入促進などを受けて、旅客型はそれまでの受注の勢いは影を潜め、2004年以降は「ジャンボ王国」とも称された日本からの受注も打ち切られた。2005年にローンチした発展型であるボーイング747-8の開発を機に受注停止を決定し、2009年9月にはボーイング747-8Fのロールアウトと入れ替わるように、航空会社からの受注分の最後の引渡しが完了し、生産終了。なお、ボーイング社では-400型の生産終了をもって、-8型に生産ラインへの移行が完了した。
ボディは、2階客席部が延長された-300型をベースとし、主翼端へのウィングレット装着や、胴体と主翼の取り付け部に空気抵抗を低減のためのフェアリングを追加するなど、空力の徹底した見直しや最新型の低燃費でハイパワーなエンジンへの変更、コックピット等操縦系統の変更（航空機関士が乗務しない2人乗務機へとアップグレードされた）、キャビン内装のデザイン変更など、各部に最新の技術を反映したものに変更された。1989年2月よりローンチカスタマーのノースウエスト航空に納入され運航を開始し、日本航空の44機を初め、ブリティッシュ・エアウェイズ、ルフトハンザドイツ航空などのフラッグ・キャリアの主力機として広く運航された。ちなみに、ブリティッシュ・エアウェイズは、-400を世界で最も多く導入した航空会社である。なお、-400型と747クラシックは、しばらくの間どちらも発注することができたが、747クラシックは1990年に納入された機材を最後に生産終了し、生産ラインは-400型に完全移行した。その後、-400型は1990年代から2000年代初頭にかけて販売数を伸ばし続け、長距離国際線の主役的存在になった。
山手線は、日本の首都である東京の都心部で環状運転を行い、多くの駅において、都心から各方面へと伸びるJR（在来線・新幹線）や私鉄各社の放射路線、および都心部を走る地下鉄各線に接続している。1周の長さは34.5 km、1周の所要時間は内回り、外回りとも標準で59分、朝ラッシュ時は61分、夕方ラッシュ時は60 - 61分（いずれも大崎駅での停車時間を除く）である。ラインカラーは1963年登場の103系電車の車体の色に使用されたウグイス色（■、国鉄黄緑6号）であり、以降登場したステンレス車両の帯の色や旅客案内（路線図・サインシステムなど）にも使用されている。駅ナンバリングで使われる路線記号はJY。山手線は、日本の文明開化期に私鉄の日本鉄道が当時国内有数の貿易港であった横浜港と関東地方内陸部の各地（埼玉県、群馬県、栃木県）さらに東北地方および北陸地方方面を結ぶ貨物線として建設した、赤羽駅 - 品川駅（および大井町駅）間を結ぶ鉄道路線（当初は品川線と呼称）である。当時の東京の人口密集地域であった下町を避け、街外れだった山手に建設された。その後、同じく日本鉄道が現在の常磐線方面と横浜港方面間の接続を目的として建設した池袋駅 - 田端駅間（当初は豊島線と呼称）を加え現在の山手線の線路の原型が完成、国有化の後、戦後の高度成長期に池袋駅 - 赤羽駅間を現行の赤羽線として分離した。開業以来、武蔵野線が開通するまでは、関東北部および東北方面から横浜港方面に向けの輸出品輸送、逆方向の輸入品輸送の大動脈であった。現在も少数であるが東北本線方面と東海道本線方面を結ぶ貨物列車が毎日運行されている。旅客輸送については、開業当初は新橋駅 - 品川駅 - 新宿駅 - 赤羽駅間を往復する列車が1日数往復のみ運行され、その後、東京山手の人口増に伴い上野駅を起点として池袋駅、新宿駅、渋谷駅、品川駅、新橋駅を経て東京駅方面に至る環状運転が開始され、その後、上野駅 - 東京駅間の開通により京浜線と東北本線の相互直通運転が開始された時期と同じくして、現在の運行形態へと移行、定着した。明治後期から昭和期にかけての私鉄各社は、地下鉄道であれば東京地下鉄道や東京高速鉄道のように東京15区内に路線を敷設することができたが、地上線となると東京15区内が東京市電の路線網内だったこともあり敷設が難しく、山手線の各駅に隣接して都心側のターミナル駅を設置することとなった。戦後も引き続き山手線内に新設する路線は全て地下鉄道であることが条件となったため、私鉄の資本力では山手線内に直通することは実現不可能となった。山手線の各駅は都内交通への乗り継ぎ・中継地となり、やがて各私鉄が自力で都心延伸するよりもターミナルに自社の商業施設を集中した方が利益になると判断し始め、大手私鉄のターミナル駅周辺にある渋谷、新宿、池袋は副都心として発展を遂げていく。こうした新都心を相互に連結する山手線は、東京の交通網の基本路線として機能しており、太平洋戦争後、私鉄が営団地下鉄（現在の東京地下鉄〈東京メトロ〉）や都営地下鉄と相互直通運転を開始し、郊外から電車が直接都心に乗り入れるようになっても、依然として東京山手の副都心間を結ぶ路線等として機能している。朝ラッシュ時の混雑率が250%を越えていた時期もあったが、地下鉄網の発達や並行する山手貨物線の旅客化、山手線自身の6ドア車導入による11両化、上野東京ラインの開業等、新線開業が相次いだことにより混雑は大幅に緩和された。2015年度以降の朝ラッシュ時混雑率は外回り、内回りとも170%を下回っている（利用状況の節も参照）。通勤などビジネスや通学、買い物といった日常生活のほかに、訪日外国人を含めた観光目的での利用も多い。JR東日本も観光での利用者開拓に力を入れており、2017年に山手線プロジェクトチームを設置。山手線を「東京感動線」と称して、2018年から沿線の文化や店舗を紹介するフリーマガジン『TOKYO MOVING ROUND』を配布するなどしている。なお、平均駅間距離はJR東日本管内の路線では最も短く、JRグループ全体でも大阪環状線に次いで2番目に短い。