宇都宮線
かつては上野 - 黒磯間の宇都宮線全区間で主力として走っていたが、1986年に211系が導入されると徐々に置き換えられていき、2000年にE231系が導入されると本数を大幅に減らしていった。なお高崎線では2001年9月にE231系が導入され、同年11月30日に高崎線での運用を終了している。そして2004年10月16日のダイヤ改正で宇都宮線(上野 - 黒磯間)での運用を終了し、2005年1月にはさよなら運転が行われた。
以後は、高崎車両センター所属の4両編成による両毛線直通運用のみとなり、2016年8月まで午後の両毛線直通列車で小山 - 宇都宮間に乗り入れていた。なお、両毛線行きの行先方向幕に誤乗防止の措置が施されていなかった。
横須賀線にE217系を投入した余剰車を増発用に34両投入した。E231系投入までの一時的なリリーフのため、朝ラッシュ時のみの運行であり、E231系投入後に撤退した。
211系(3ドア車)
宇都宮線および高崎線には1986年に投入された。2006年7月改正までは5両単位で編成が組まれていて、これを複数連結することで10両または15両編成として運用され、基本編成・付属編成の区別はなかった。貫通路は増結後開放され、各編成間を行き来できるようになっていた。2005年からはA編成を組み直し、4・5号車に東海道線の211系や113系から余剰となったグリーン車2両を連結し、10両の基本編成に固定する作業が順次行われた。しかし、東海道線の編成と違い、普通車のうちグリーン車と連結されている3・6号車は、かつて先頭車として使用されていた車両である。そのため、C編成は3両編成(1-3号車)と5両編成(6-10号車)の間にグリーン車を挟みこんだかのような外観となっていた。
高崎線直通列車との誤乗防止のため、宇都宮線内の行先を表示する場合は側面方向幕が緑地に白抜き文字仕様となっていた。両毛線直通列車に使用されるが、両毛線高崎(方面)行きの方向幕には誤乗防止の措置が施されていない。
高崎線直通を除く宇都宮線上野 - 小金井・宇都宮間における基本編成単独の10両編成、または基本編成の黒磯方に付属編成を連結した15両編成による運用は、2013年3月15日をもって消滅した。
高崎線直通列車(上野 - 高崎・前橋間)についても、E233系への置き換えに伴い2014年3月14日をもって運用を終了した。
宇都宮線宇都宮 - 黒磯間については205系600番台の導入完了に伴い、2014年3月24日をもって一旦運用を終了したが、両毛線直通列車が107系100番台から当系列に置き換えられ、運用が復活した。しかし2017年3月3日のダイヤ改正で午前の両毛線直通列車が廃止され、宇都宮 - 黒磯間での運用はなくなった。
その後も高崎車両センター所属の4両編成が両毛線直通列車として小山 - 宇都宮間に乗り入れていたが、2019年3月16日のダイヤ改正で廃止され、宇都宮線での定期運用は消滅した。
205系600番台(4ドア車)
小山車両センター所属で、4両編成4号車にトイレが設けられていた。
宇都宮 - 黒磯間(一部小金井 - 黒磯間)において単独の4両編成、または2本連結した8両編成で運用されており、宇都宮線内の行先を表示する場合は211系同様方向幕が緑地に白抜き文字仕様となっていた。
前述の211系の一部の運用を置き換える形で、2013年8月24日より運用を開始した。2014年3月25日には、すべての211系の置き換えを完了した。
日光線用も、朝の日光線直通列車で小金井 - 宇都宮間で運用されていた。
2022年3月11日で運用終了。
キハ40系(2ドア車)
宇都宮運転所所属の烏山線用のディーゼル気動車が宇都宮 - 宝積寺間に乗り入れていた。宇都宮線内では定期運用を有する唯一の気動車であった。烏山線列車は宇都宮線内でもワンマン運転を行っていたが、すべてのドアから乗降可能となっていた。2017年3月4日のダイヤ改正でEV-E301系に置き換えられ、運用を終了した。
EF510形500番台 - 田端運転所所属機が寝台列車牽引用および一部貨物列車牽引用(大宮駅以南)として運用されていた。
寝台特急「北斗星」などで使用。
寝台特急「カシオペア」で使用。
東海道線から直通してきた(一部東京駅始発あり)上野東京ラインの宇都宮線列車(および高崎線・常磐線列車)は、東京駅を発車すると、しばらく東北新幹線や山手線・京浜東北線と並走した後、東京駅の他のホームより高い1・2番線から下ってきた中央線快速電車と並走し始め、すぐに首都高速都心環状線の高架下を5複線でくぐる。すると逆にこちらが上り坂となり、神田駅付近で新幹線上の高さ約20メートルの多重高架区間を走る。昔の旧東北本線列車線は現在の新幹線の位置を走っていたが、神田駅付近を新幹線が通るスペースが確保できなかったために、東北本線列車線がいったん撤去された経緯がある。30年以上経った2015年(平成27年)3月14日に、山手線・京浜東北線 東京駅 - 上野駅間の混雑を緩和するために新幹線上に建設された東北本線列車線の高架(東北縦貫線)が供用を開始し、上野東京ラインとしてそれまで上野駅止まりだった宇都宮線(および高崎線・常磐線)の一部列車が走るようになった。神田駅の上空を通過すると、すぐに下り坂となる。神田駅からの下り坂のうち、秋葉原駅直前の部分は、神田川橋梁(山手線・京浜東北線と合わせて一本の橋)と都道のガード部分で、ここから上野駅までは旧東北本線列車線の高架を再活用している。従来は地面と平行だったが、神田駅方面のアプローチ部として急坂にする必要があったため、橋梁部の上には新しい高架を載せ、ガード部はいったんジャッキアップして東京方と上野方で高さを変えた橋脚に造り替えて角度が付けられた。秋葉原駅の横を通過する途中で再び地面と平行になり、山手線・京浜東北線と同じ高さとなる。新幹線は下って地下へと進む。山手線・京浜東北線と同じ高さとなった直後に中央・総武各駅停車の高架をくぐる。秋葉原駅を過ぎると、右側の新幹線が下っていった所へ覆い被さるように4本分の線路の終端部が現れる。これは、上野駅始発・終着列車用の電留線で、上野駅構内扱いである。以前は現在の本線部を含め、6本分の線路に常時宇都宮線・高崎線・常磐線の車両が停車していたが、2015年3月14日の上野東京ライン開通により、ここにつながる上野駅高架ホーム5 - 9番線を発着する始発・終着列車が大幅に減少したため、普段の利用頻度は下がっている。さらに進むと、電留線から延びる回送線が上り線(東京方面)の横に並走、線路が3本となる。京浜東北線寄りの下り線は上野駅5番線、中央の上り線は同6番線、外側の回送線は同7 - 9番線につながっており、御徒町駅付近でそれぞれ目的の線路へ転線し、上野駅へ到着する。東京駅からの宇都宮線下り列車は主に5番線(一部6番線)に到着、東京駅方面に向かう宇都宮線上り列車は7番線(一部8番線)から発車する。上野駅はかつて東北・信越・北関東方面のターミナル駅としてにぎわったが、1991年には東北新幹線が東京駅発着となり、また宇都宮線・高崎線の上野駅始発・終着列車のおよそ3分の1が、2001年に運行を開始した湘南新宿ラインに振り分けられるなどした影響で、利用客数が減少傾向にあった。さらに、湘南新宿ラインの運転開始後も残った上野駅発着のうち、7割程の列車が2015年に運行を開始した上野東京ラインとして東京駅方面に直通し、途中駅となってしまったため、減少に拍車がかかる可能性がある。ただ、駅周辺には上野動物園や国立科学博物館、国立西洋美術館、東京文化会館などの大規模文化施設が集まり、休日になるとにぎわいを見せている。上野駅界隈の施設・店舗は、上野東京ラインの開通により、東海道線方面向けの集客宣伝を強化している。
上野駅では、東京駅からの列車(一部始発列車含む)は高いホームから、上野駅始発列車(一部除く)は専用の低いホームからそれぞれ宇都宮線列車として発車する。上野駅を出てしばらくの間、ポイント上を通過するなど徐行運転を続ける。高いホームと低いホームからの線路が同じ高さに集まり、通過する鶯谷駅・日暮里駅付近からスピードを上げて常磐線の複線を東に分けた後、山手線・京浜東北線の西日暮里駅 を通過する付近で並走していた両線(複々線)および東北新幹線の複線と分かれて高架を走り、常磐線貨物支線(田端貨物線)をまたいで新幹線操車場の東側を進み尾久駅に停まる。この上野駅 - 尾久駅間は回送線の意味合いから複々線区間となっており、上野駅の高いホームを発着する列車は複々線の外側の線路を、また低いホームを発着する列車は複々線の内側の線路を通り、途中の井堀信号所で分岐・合流する。まず高架ホーム発と地上ホーム発の線路間に操車場方面の線路をそれぞれから分岐・合流、高架を下って、本線の下をくぐる立体交差で操車場へ向かう。本線はその後、合流し、尾久駅方面につながる。かつてはこの区間で、上野駅発着の客車列車の推進回送が行われていた。尾久駅は1面2線で、東京都区内にあっては小さな駅であるが、構内に客車操車場があり、留置線、洗浄線、尾久車両センター(旧尾久客車区)の検修庫、田端運転所があり、宇都宮線・高崎線・常磐線・東海道線の車両が留置されているほか、かつては日中は寝台特急「北斗星」、「あけぼの」などに使用されていた機関車(EF81形=田端運転所、EF64形1000番台=長岡車両センターなど)や客車編成(24系・14系)が留置されていた。同構内は電化部分と非電化部分が混在することもあって、客車の入れ換え用機関車としてDE10形やDE11形(高崎車両センター高崎支所)が常駐する。
尾久駅を出ると駅西側の構内留置線をまとめるように西に向けてカーブを切り(赤羽方は平面交差で操車場から合流・分岐)、すぐに進路を北西に向けて尾久駅の西側を走っていた東北新幹線高架および京浜東北線・東北貨物線(湘南新宿ライン)の各線路と合流する。東北新幹線と京浜東北線は当線路をまたいで東側に出るが、東北貨物線はそのまま当線の西側を併走する。旅客線を走る上野東京ラインや上野駅発着列車と、貨物線を走る湘南新宿ラインは、ここからさいたま新都心駅手前まで停車駅・速度ともにほぼ同じなので、同区間で並走するシーンも数多く見られる。間もなく都内有数の桜や紫陽花の名所で知られる飛鳥山公園の丘陵地の東裾を経て京浜東北線王子駅を通過する。平坦な直線区間を通って京浜東北線東十条駅を通過すると高架に上がり、西から来る埼京線と合流すると赤羽駅に着く。赤羽駅は宇都宮線としては東京都内最北端の駅であり、都区内から埼玉県に伸びるJR在来線(京浜東北線・宇都宮線・湘南新宿ライン・埼京線)の結集地点になっている。駅の東側には繁華街が形成され、地下鉄南北線・埼玉高速鉄道線の赤羽岩淵駅も徒歩圏にある。
赤羽駅を出ると東北新幹線と埼京線の高架を西に分け、まもなく新河岸川の新河岸川橋梁、荒川の荒川橋梁を渡って埼玉県川口市に入る。新河岸川はこの下流の岩淵水門付近で荒川下流隅田川となる。赤羽駅から大宮駅にかけては、東側から電車線(京浜東北線)、列車線(宇都宮線・高崎線・上野東京ライン)、貨物線(湘南新宿ライン)の3複線が走り、走行速度も110-120 km/hとなる。沿線には広い緑地帯を持つ高層マンション群(川口、蕨、浦和、さいたま新都心など)や駅前の複合ビルが林立する。埼玉県に入るとまず京浜東北線の駅である川口駅を通過する。川口は江戸期に隆盛した舟運によって特産品の鋳物を江戸に供給し発展を遂げた。沿線は鋳物工場の集積地であったが、東京のベッドタウンとしてタワーマンションが林立し、人口が増加している。京浜東北線の西川口駅、蕨駅を通過し、東京外環自動車道をアンダークロスして線路東側にさいたま車両センター(旧浦和電車区)を眺めると京浜東北線と武蔵野線との乗り換え駅である南浦和駅を通過する。西に神代からの歴史がある調神社の境内林や武蔵浦和駅周辺の高層マンションを見ながら高架に上ると埼玉県庁最寄り駅の浦和駅に着く。さいたま市役所の最寄り駅でもあり、埼玉県警察、地方裁判所といった官庁街が広がる。駅前は浦和区(旧浦和市中心部)の中心繁華街で、西口には伊勢丹浦和店・浦和コルソ、東口には浦和パルコといった商業施設があり、駅ビル(アトレ)もある。埼玉会館、県立文書館、うらわ美術館(浦和ロイヤルパインズホテル内)なども所在する。高層マンションの建設が相次いでいる一方、駅からやや離れた常盤や別所などの低層住宅地は高級住宅街として知られている。
浦和駅を出ると高架を下り、新浦和橋・浦和橋をくぐって京浜東北線の北浦和駅を通過する。周辺は近代美術館や浦和高校があり、浦和画家に代表される文教都市となっている。北浦和駅を過ぎ北に向けてカーブした付近で、東北貨物線線路の上下線の間に武蔵野線大宮支線が地上に顔を出す。この線路の与野駅 - 大宮駅間は東北貨物線の複々線部となっており、大宮駅を発着して武蔵野線・中央線・京葉線方面を結ぶ「むさしの号」や「しもうさ号」などの列車が同線経由で運行されている。京浜東北線与野駅を通過するとさいたま新都心が見えてくる。東北貨物線が大宮操車場に入るとまもなくさいたま新都心駅に停車する。さいたまスーパーアリーナやさいたま合同庁舎の最寄り駅となっているが、大宮操車場には旅客駅設備がないため、貨物線を走る湘南新宿ラインや武蔵野線直通列車は通過となる。
さいたま新都心駅・大宮操車場を出ると、上り旅客線と高崎線からの上り列車が使用する線路の合流地点がある。また、東北貨物線は操車場の留置線群をまとめ下り2線・上り1線となる。そして下り線が大宮駅構内の西側辺縁に沿って大きく反れ、上り貨物線が下り旅客線および高崎線からの上り列車が使用する線路の下をくぐって上り旅客線との間に入る。下り貨物線も近づいてくると、西から東北新幹線や埼京線が接近し、下り旅客線は高崎線へ向かう列車が使用する線路を分岐してすぐ、大宮駅に着く。下り列車のうち、約半数が高崎線へ分岐して、大宮駅のそれぞれのホームへ入線する。なお、湘南新宿ライン北行は大宮駅発車後に分岐する。上り列車も約半数が高崎線からの列車で、大宮駅のそれぞれのホームを発車後、上野・東京・品川方面と池袋・新宿・渋谷方面へ分岐・合流する。大宮は氷川神社の門前町であり、江戸時代には中山道の宿場町大宮宿となった。近代以降は東京と東北・信越・北関東方面を結ぶ列車の結集点として国鉄大宮工場や大宮操車場(その後貨物駅)が立地する「鉄道のまち」として発展し、京浜東北線・川越線・東武野田線といった短距離通勤電車が結節する、東京の北側の随一のターミナル駅となった。駅付近は東口・西口ともに繁華街が形成されているが、駅東側は大規模商業施設が髙島屋一軒である一方、駅西側は新幹線開業時の再開発により誕生した大宮ソニックシティ、丸井、そごうが所在する。
大宮駅を出ると、下り貨物線を通ってきた列車はポイントを渡って下り旅客線に合流する。下り貨物線は、高崎線への連絡線と大宮総合車両センター東大宮センターへの回送線に分岐する。下り線は勾配を上って右にカーブしながら、北西に向かう高崎線の線路を跨ぎ、北北東に進路をとる。この高崎線との立体交差は、1966年(昭和41年)に、通勤五方面作戦における大宮駅改良の一環として完成したものである。右カーブを続けながら勾配を下りると、大宮総合車両センター東大宮センターから上り線につながる回送線の線路をくぐる。回送線は下り線をまたぐ地点のすぐ北側で一本に合流し、以北は上下線と回送線の3線区間となる。高架の回送線が高度を下げてくると、埼玉県道164号鴻巣桶川さいたま線(旧中山道)の地下道を越える。併走する東武野田線(東武アーバンパークライン)の北大宮駅を過ぎると、回送線の高さが上下線とそろう。5本の線路を跨ぐ踏切を通過し東武野田線を東に分けて、直線区間を進む。この区間では、高級住宅地としても知られる盆栽町を通る。盆栽町を抜けると土呂駅に着く。土呂駅 - 古河駅間では、関東山地中北部、三国山脈南麓、そして足尾山地への降雨が東京湾や太平洋(犬吠埼付近)に注ぐ流路帯を横断していく。車窓には住宅地のはざまに沿線の水辺の風景と、天気がよければ遠く北西に日光連山の姿を臨みながら進む。当線区間が日本鉄道第二区線として開通した1885年(明治18年)7月より8年後の1893年(明治26年)8月20日、世界一周の途上で日本を訪問していた当時のオーストリア皇太子フランツ・フェルディナント公は当線を利用して日光を訪問しており、その滞在記の中で上野から宇都宮までの沿線風景を『みごとに手入れがなされた田園』と賞賛している。土呂駅を出ると埼玉県道35号川口上尾線(産業道路)の陸橋をくぐり、引き続き直進すると勾配を下って見沼代用水西縁を越える。次に渡る芝川との間の低地は、かつて見沼だった地域であり、大宮総合車両センター東大宮センターが所在している。大宮駅から併走している回送線はここまで伸びている。同センターは車両も配置されるほか、東京・大宮総合訓練センターも併設されている。芝川を渡ると台上に上がり、左にカーブすると埼玉県道5号さいたま菖蒲線(第二産業道路)の陸橋をくぐって東大宮駅に着く。東大宮駅を出ると左にカーブし、ほどなくして上尾市に入るが、同市内に駅はない。左手に尾山台団地を見ると右にカーブし、国道16号東大宮バイパスの陸橋をくぐる。見沼代用水東縁および綾瀬川を渡ると蓮田市へ入り、田畑の中を走る。この区間は有名な撮影地で、「東大宮 - 蓮田間」を略して「ヒガハス」と呼ばれる。再び市街地に入ると蓮田駅に着く。
蓮田駅を出ると埼玉県道311号蓮田鴻巣線を踏切で越え、右にカーブする。国道122号蓮田岩槻バイパスが地下道で下を通るとまもなく元荒川の橋梁を渡る。江戸時代以前は元荒川が荒川の本流であったが、利根川東遷事業と呼ばれる河川工事の結果、荒川は入間川に合流して隅田川(住田川)となる現在の流れに瀬替えされ、この川は元荒川となった。元荒川を渡り終えると左へカーブし、川沿いの低地から台上に上がる。右に黒浜貝塚や蓮田市役所を見ながら新興住宅地の中を走って、積水化学武蔵工場、東光高岳埼玉事業所の西側を通る。白岡市に入り、マンション群が見えてくると左にカーブして白岡駅に着く。白岡駅を出ると黒沼用水を越え、埼玉県道78号春日部菖蒲線の陸橋をくぐる。右にカーブして隼人堀川を越え、東北自動車道をくぐると、埼玉県道162号蓮田白岡久喜線を踏切で越える。姫宮落川を越すと左にカーブして新白岡駅に着く。新白岡駅を出ると久喜市に入り、笠原用水と備前堀川を渡り、すぐに首都圏中央連絡自動車道(圏央道)の高架をくぐる。直線を進むと備前前堀川を越え、しばらくすると新川用水を越える。ほどなくして仏供田落を渡ると市街地に入る。西から東北新幹線の高架、東から東武伊勢崎線の線路が近づくと埼玉県道85号春日部久喜線の陸橋をくぐり、右へカーブして、久喜市の中心駅である久喜駅に着く。
久喜駅付近からは、天気がよければ車窓東側に筑波山が見えてくる。久喜駅を出てまもなく青毛堀川を越したところで東武伊勢崎線は宇都宮線を跨ぎ、西へ向かう。田園地帯に入りまもなく古利根川の源流部にあたる葛西用水を渡って旧鷲宮町域の東鷲宮駅に着く。この駅は1981年(昭和56年)に貨物駅として開業、その後旅客駅となったがまもなく貨物扱いは廃止され旅客扱いのみとなった。こうした経緯から配線が変則的になっており、下りホームは地上に、上りホームは高架上に設置されている。駅南東部には新幹線の保線基地がある。駅東口は貨物駅を再開発した集合住宅街が広がり、その北側の戸建て住宅街も含め一大団地となっている。東鷲宮駅を出ると田園地帯を走り、中川を渡って旧栗橋町域に入る。築堤上に敷かれた東武日光線の線路が宇都宮線を跨ぐと住宅地となり、ほどなく栗橋駅に着く。栗橋は江戸時代には日光街道栗橋宿の宿場町、渡良瀬川(利根川)渡しがある交通の要衝としてにぎわった。栗橋駅では東武日光線直通特急が客扱いホームのない連絡線を通り、東武日光線に入る。また、近年西口が開設され、加須市(旧大利根町)民の利便性が高まった。栗橋駅を出ると宅地の間の築堤を登りながら東側にカーブし加須市域をかすめ、日本国内最大級の河川で坂東太郎の異名でも知られる利根川の利根川橋梁を渡って茨城県古河市に入る。この付近になると車窓北側の日光連山の山並みが鮮明となる。利根川は江戸時代中期以降、この地を経て鬼怒川と合流し、銚子にて太平洋に注ぐ川となったが、それ以前は古利根川を経て東京湾に注いでおり、この付近の利根川は同じく東京湾に注ぐ渡良瀬川(太日川)の流路であった。1893年(明治26年)のフランツ・フェルディナントの日本滞在記によると、利根川畔から日光までの日本鉄道沿線には杉並木が続いていたと記されており、並行して走る当時の日光街道(現国道4号)には未だ並木道が保たれていたことが分かる。利根川の橋梁から築堤を下ると70 km/hの速度制限のある急カーブをゆっくり進み、日光街道中田宿付近を通って古河市大堤(旧総和町)の距離の長い林に続く。日本鉄道第二区線として開業した時には利根川橋梁が開通しておらず、この付近に中田仮駅が置かれ、栗橋駅 - 中田仮駅間の利根川には渡し船が就航していた。利根川架橋とともに廃止されたが、その後再びこの近隣地には中田信号所が置かれ、近年まで運用されていた。列車は林間にトモヱ乳業を見ながら直線区間を走り、高架に上ると2面4線の古河駅に着く。古河は宇都宮線唯一の茨城県内の駅であり、江戸時代には古河城の城下町また日光街道古河宿の宿場町として賑わい、また渡良瀬川の渡し場があった場所でもあり、当時の交通の要衝であった。また室町時代には古河公方が座した土地としても知られ、その遺構は古河総合公園として整備されている。古河駅前後の高架線路沿い約2 kmは桜並木になっており、季節には車窓から目の高さに咲き並ぶ花々を楽しめる。
古河駅を出て再び70 km/hの速度制限のあるカーブを走る。この古河市内の2箇所の急カーブ地点では、車窓から15両編成の前後の車両が見える。古河の市街地を出ると栃木県野木町に入り、ゼブラ、不二家、日鉄鉱業、日本ピストンリング、栄研化学といった野木工業団地の工場群を線路の左右に見ながら市街地に入ると野木駅に着く。野木は平安時代末期に源頼朝に抗して旗揚げした常陸国の豪族志太義広の下野国侵攻に対し頼朝方小山朝政等が陣を置いた野木宮の鎮座地で、当線の古河 - 野木間の北西部が野木宮合戦の古戦場である。野木駅を出ると小山市に入り間々田駅、さらに小山駅にかけては栃木県南部の田園地帯で線形がほぼ直線であり、その只中を疾走する。この区間は西方に谷中湖や渡良瀬遊水地の低湿地が立地し、渡良瀬川、巴波川、思川の三河川の合流地点となっていることもあって、季節によっては濃霧が発生しやすい区間でもある。間々田駅にはかつて乙女河岸からの乙女人車軌道が連絡していたが、水運から鉄道運輸への転換により廃止された。間々田駅を出て宅地と田畑の間を行くと東北新幹線が東側から接近し、しばらく住宅地の中を並走すると水戸線が東から合流して小山駅に着く。小山市は栃木県第2の都市であり、古くは俵藤太の別称で知られる藤原北家魚名流藤原秀郷の後裔を称する小山氏の居城・祇園城の元で栄え、江戸期には日光街道の宿場町(小山宿)となった。近年では源頼朝の乳母寒河尼を娶った小山政光の故地、また徳川家康、秀忠父子が関ヶ原の戦いを前に小山評定を行った舞台としての町おこしが展開されている。
小山から宇都宮までの区間では、国道4号(日光街道)と東北新幹線がほぼ併走する。小山駅を出ると両毛線が西に分岐し、左手に小山新幹線車両センターや羽川付近では右手に大沼を見ながら下野市に入り小金井駅に着く。下野市内の走行距離は10kmに満たないが、この区間に駅が3つ存在する。小金井駅は最も東京方の駅であり、江戸時代には日光街道小金井宿、以後近年までは旧国分寺町域に属した。この小金井駅の北方・東側には、宇都宮線・高崎線・東海道線・日光線・湘南新宿ライン(宇都宮線系統)の各線で使用する車両が所属する小山車両センターが立地し、上り列車は入れ替え線をまたぐ築堤上を走るため、東側車窓から車両センター全体を望むことができる。一方の下り列車はこの築堤の西側を走行するため、築堤が目隠しとなってその存在に気がつきにくい。小金井駅を出ると下野市の新興住宅街を遠景に見ながら、下野市で2番目の停車駅で旧国分寺町・南河内町域の自治医大駅に着く。同駅の北東側には自治医科大学(旧南河内町域)の白亜の建物と広大なキャンパスが広がり、さらにその奥には下野薬師寺跡が立地する。薬師寺は下毛野氏の氏寺で奈良時代には奈良の東大寺や筑紫(太宰府市)の観世音寺と並んで三戒壇に指定され、当時の関東の文化的中心地であった。次の下野市域最後の停車駅は、江戸時代には日光街道石橋宿、旧石橋町の玄関駅であった石橋駅である。石橋駅は日産自動車の街として知られる上三川、真岡木綿とSLのまちで知られる真岡、そして獨協医科大学病院やバンダイ、タカラトミー、エポック社などの玩具メーカーを抱えるおもちゃのまち(壬生)への玄関駅でもあり、下野市内3駅で最も乗降客が多い。なお、上三川・真岡方面へは路線バスが出ているが便数が少なく、おもちゃのまち方面へはタクシー利用となる。
石橋駅を出てしばらく走ると、宇都宮線の東側に広大な宇都宮貨物ターミナル駅AホームおよびBホームが見えてくる。駅構内では下り線と上り線が分かれ、構内線路群Cホームを挟む形で通過する。高架の上り線をまたぐために新幹線の高架橋はかなり高い位置にあるが、さらにその上を北関東自動車道がまたいでいく。同駅の名には宇都宮が冠されているが、所在地は下野市と上三川町にまたがっており、宇都宮市域ではない。宇都宮貨物ターミナル駅を過ぎると、まもなく宇都宮市に入り雀宮駅に着く。雀宮駅は宇都宮市の南部に位置し、陸上自衛隊北宇都宮駐屯地や宇都宮市営スケートセンター、そして栃木県総合運動公園への最寄駅であり、江戸時代には日光街道の宿場町雀宮宿が置かれていた。駅東地区には2011年9月に宇都宮工業高校が移転してきた。宇都宮市内の走行距離は約20kmに及ぶが、この区間に駅は雀宮・宇都宮・岡本の3つのみである。雀宮駅を過ぎて日光線が左から合流し、宇都宮グランドホテルが建つ丘を左手に見ながら田川橋梁を渡ると、県都宇都宮市の玄関駅である宇都宮駅に到着する。田川橋梁付近からは市庁舎や東武宇都宮百貨店など宇都宮の中心街ビル群が望まれるほか、その背後には日光連山の山々がそびえ、男体山、大真名子山、女峰山といった日光表連山の名峰を望むことができる。宇都宮駅は東北新幹線・宇都宮線・日光線・烏山線の各列車が集まるターミナル駅であり、また県内各地に向かう路線バスが発着する栃木県内第一のバスターミナルを擁する。宇都宮市は平安時代以来の歴史を有する北関東第一の商工業都市であり、栃木県の県都である。繁華街は江戸時代の宿場町宇都宮宿の所在地に近い宇都宮駅の西側約1 - 2 km、宇都宮二荒山神社を中心として広がり、繁華街を挟むように北側に栃木県庁、南側に宇都宮市役所が立地し、市役所の東側は宇都宮城址公園となっている。宇都宮城は二荒山神社の神官としてこの地に赴任し、平安時代後期から22代500年にわたって鬼怒川流域一帯を統治した藤原北家道兼流宇都宮氏の居館であった。なお、東武宇都宮線の東武宇都宮駅は繁華街の西端、当市街の中心部に位置する。