当初、池袋駅構内の配線の関係で大幅増発ができない状態であったが、開業前から計画されていた改良工事が完成した2004年（平成16年）10月16日のダイヤ改正では、湘南新宿ラインの全列車が南北直通運転となり、運転本数も運行開始当初と比べて2.4倍増の64往復となった。
随着乘客量增加而开始增加班次，且因池袋站内轨道配置改良完成，大大提高了增班的能力，在2004年10月16日的时刻表修订中，湘南新宿线开始所有列车直通南北，并大幅提高至每天64对列车。