常磐線
2005年8月24日に開業した首都圏新都市鉄道つくばエクスプレスへの対策として、開業前の同年7月9日に行われた常磐線単独のダイヤ改正で新設された種別である。2022年3月11日まで、日中時間帯に品川駅 - 土浦駅間で1日6往復運転されてきた(新設時は上野駅 - 土浦駅間で下り6本・上り5本の1日5.5往復運転)が、2022年3月12日のダイヤ改正で上りは午前中、下りは夕方の2往復のみの運転となった。車両は新設時よりE531系のみに限定され、最高130km/h運転を実施している。
停車駅は品川駅・新橋駅・東京駅・上野駅・日暮里駅・北千住駅・松戸駅・柏駅で、取手駅 - 土浦駅間は各駅に停車する。下りは上野駅で普通快速に接続し、取手駅で先行の快速から接続を受ける。上りは、土浦駅で水戸方面からの普通列車の接続を受け、平日9時台を除き取手駅と北千住駅で快速(10時台は中距離列車)に接続する。平日9時台は取手駅で接続する快速がなく、先行の快速を我孫子駅で追い抜く。
北千住駅は2015年3月14日のダイヤ改正より停車駅に追加された。これにより、上りは北千住駅で先発快速と相互接続し追い抜くようになった。
東北本線(宇都宮線)・高崎線などでの普通列車グリーン車の利用が好調なことから、常磐線でも2007年1月6日よりE531系の4・5号車に順次普通車扱いで連結し、同年3月18日のダイヤ改正から営業を開始した。導入区間は上野駅 - 高萩駅間で、上野駅・我孫子駅発着の普通列車・特別快速の全列車に導入された。勝田駅 - 高萩駅間は朝夕夜の一部列車のみ。また土浦駅で切り離しとなる列車もある。土浦駅以北のみを運転する列車でも、下り2本、上りは土休日に2本のグリーン車連結列車がある。
グリーン車は、2007年1月から3月までの普通車として利用することができた期間中に、いわき駅まで乗り入れたことがある。
あわせて、他の普通列車グリーン車導入線区と同様にグリーン車Suicaシステムも導入された。当初、これに伴うSuicaの区間延長は行われなかったが、2008年3月15日より小木津駅 - 高萩駅間がSuicaエリアに加わり、それに伴いこの区間もグリーン車Suicaシステム対応となった。
2017年10月14日から2019年3月15日まで、深夜の水戸発大津港行きの列車がE531系基本編成で運転されていたが、高萩駅 - 大津港駅間のグリーン車は普通車扱いだった。また、E501系の運用が何らかの都合でE531系に差し替わることがあり、この時はグリーン車は普通車扱いとなる。
なお、常磐線内発着のグリーン券は、上野東京ライン開業後の2015年3月より東京・新橋・品川での東海道本線・横須賀線大船方向の乗り継ぎが有効となっている。「乗り継ぎ料金制度#普通列車」を参照。
この区間の普通列車は、一部普通列車にグリーン車を導入した2007年3月18日の改正で土浦・上野方面との直通が大幅に削減され、水戸駅を越えて運行する列車は、土浦駅発着列車や水戸線直通列車、朝の上りと夜間下りの上野駅 - 高萩駅間の列車などに限定されている。なお、水戸線直通列車も水戸駅・勝田駅で分断され減少傾向にある。土浦・上野方面の列車とは早朝・夜間を除き水戸駅で接続している。上りには勝田駅で特急ときわの接続待ち合わせを行う列車が日中と夕方に設定されている。また、後述のようにいわき駅を越えて広野駅・原ノ町駅に直通する列車も設定されている。原ノ町駅発着の列車は東日本大震災前までにもあり、全線復旧後も再び設定されている。
水戸駅 - いわき駅間の普通列車は、日中時間帯で1時間に2本の普通列車が運転されており、半数程度が高萩駅発着の区間運転となっている(勝田駅が始発・終点となる上野駅・水戸線小山方面発着列車を除く)。2016年3月26日のダイヤ改正で、日中のパターンダイヤ化が実施されたものの運転間隔は20分 - 40分前後と幅がある。
夜間(下り水戸発21時台以降、上りいわき発19時台以降)は運転頻度は1時間に1本程度になる。また、いわき行きの下り終電は、普通列車よりも特急列車の方が遅くまで設定されている。
使用車両はE531系(いわき駅発着系統は付属編成のみ)とE501系で運用されている。
2023年3月18日のダイヤ改正からE531系付属編成によるワンマン運転が開始され、日中に本区間で運行される普通列車の約7割がワンマン運転となっている。
この区間は2007年のE721系投入時に大半の列車が原ノ町駅でいわき駅 - 仙台駅間を直通する普通列車の系統分断が行われ、2011年の震災を迎えた。震災後は一部区間が運休となりバスによる代行輸送が行われていた。
いわき駅 - 原ノ町駅間ではE531系により1日11往復の列車が設定されており、これに加えて、いわき駅 - 久ノ浜駅・広野駅間の列車も設定されている。原則としていわき駅で特急列車との対面接続が行われている。朝夕を中心に一部列車は水戸駅発着の直通運転が行われている。
2020年3月14日の全線復旧の前日までは浪江駅 - 原ノ町駅間では1日11往復の列車が701系と719系を使用して運行されていた。このうち、701系を使用する列車は朝の1往復のみで、それ以外は全て719系を使用していた。原則として仙台方面とは原ノ町駅で乗り換えとなっていたが、下り2本と上り1本は仙台駅発着となっていた(ただし、上りは一旦原ノ町行きとして運転され、原ノ町駅到着時に行き先と列車番号を変更する。下りは最初から仙台行きとして運転)。全線復旧後は、仙台駅発着列車はなくなった。
2011年の東日本大震災発生までのいわき駅 - 原ノ町駅間での運転本数は1時間に1本程度で、いわき駅 - 富岡駅間の列車(富岡駅で留置)も設定されていた。また、701系電車を使用する日中の一部列車でワンマン運転が行われた。運転再開後のいわき駅 - 原ノ町駅間ではワンマン運転は行われず、全列車に車掌が乗務している。
この区間は基本的に全列車先着であるが、上り1本のみ広野駅で特急の待避を行う。
線内で完結する列車はなく、全列車が岩沼駅から先、東北本線を経由し仙台駅まで向かう運転形態となっており、原ノ町駅 - 仙台駅間の列車が1時間に1 - 2本程度運行されている。朝夕には新地駅・山下駅 - 仙台駅間の区間運転も設定されている。また、朝の2往復は仙台以北の利府支線の利府駅まで直通運転を行っていたが、のちに1往復に減便され、さらに2023年3月のダイヤ改正で利府支線への乗り入れは完全に終了した。震災前には朝5時台に相馬始発原ノ町行きの設定があり、当時の特急「スーパーひたち」に接続していた。2016年の復旧時にはこの1本を除いて震災前の本数が維持された。
1991年運行開始。それまで運行されていた通勤快速の停車駅整理に伴い、それまでの停車駅で運行される通勤快速を快速とした。
かつて、上野駅 - 水戸駅で運転されていた定期列車であった。上野駅 - 取手駅間で運転される「快速電車」や、同区間を快速として運転される中距離普通列車とは異なる種別の列車である。
停車駅:上野駅 - 土浦駅間の普通列車停車駅(運転当時のもの) - 石岡駅 - 友部駅 - 水戸駅
晩年の下りは神立駅にも停車。
近年、臨時列車として運転される快速列車(後述)の停車駅は、おおむねこれを踏襲している。
1989年運行開始だが、そのルーツは国鉄時代より運行されていた土浦駅 - 勝田駅間を通過運転する普通列車であった。1989年の時点では平日夜の下りと平日朝の上りに1本ずつ設定されていた。当時は上野駅 - 土浦駅間の普通停車駅と石岡・友部・水戸からの各駅に停車していた。1990年には夜の下り列車が休日にも設定され、停車駅が上野駅 - 取手駅間の普通停車駅と牛久・土浦・石岡・友部・水戸に変更された。1991年には従来の停車タイプに加え、さらに停車駅を減らして上野・日暮里・松戸・柏・取手・牛久・土浦・石岡・友部・水戸からの各駅が停車駅となるタイプが設定された。同時に、1990年に停車駅が変更された前述の夜の下り列車は、停車駅が上野駅 - 土浦駅間の普通停車駅と神立・石岡・友部・水戸に変更された。同年には上野駅 - 土浦駅間で普通停車駅に停車する通勤快速は快速に変更された。後に通勤快速は土浦駅以北は各駅停車に変更された。
2005年7月8日の時点では朝夕の時間帯に最大で上り3本(平日のみ、勝田発・高萩発・水戸発それぞれ1本ずつ。土休日ダイヤでは普通列車として運転)、下り1本(毎日、水戸行き)が運転されていた。翌9日の改正で下り1本は特急「フレッシュひたち53号」(土浦行き)に、上り1本は普通列車に変更する形で廃止され(下りはこの時点で廃止)、残った上り2本も2006年3月18日の改正で普通列車に変更される形で全廃された。
廃止時点での停車駅:上野駅 - 日暮里駅 - 松戸駅 - 柏駅 - 取手駅 - 牛久駅 - 土浦駅(以北各駅)
3445M 上野駅19時03分発→水戸駅20時58分着
3328M 上野駅07時52分着←勝田駅05時45分発
3332M 上野駅08時04分着←高萩駅05時23分発
3344M 上野駅08時46分着←水戸駅06時51分発
おはようライナー土浦・ホームライナー土浦
1989年から1998年まで東京圏の上野駅 - 土浦駅間で運行されていた座席定員制の通勤列車(ホームライナー)。1989年3月11日改正より下り「ホームライナー土浦」、1990年3月10日改正では早朝上り「おはようライナー土浦」の運行が開始された。いずれも平日のみ運行していた。車両は「ひたち」用の485系を使用。1998年12月8日改正で特急「フレッシュひたち」に置き換わる形で廃止された。
停車駅:(1997年3月22日改正時点)
土浦駅から藤代駅までの各駅 → 上野駅(おはようライナー土浦)
上野駅 → 柏駅 → 取手駅 → 佐貫駅(現在の龍ケ崎市駅)から土浦駅までの各駅(ホームライナー土浦)
2005年12月16日から2007年3月16日まで、仙台都市圏の仙台駅 → 原ノ町駅間で、金曜日に臨時列車として運行されていたホームライナー。
停車駅:仙台駅 → 岩沼駅 → 亘理駅 → 山下駅 → 相馬駅 → 原ノ町駅。
乗車整理券発行駅は仙台駅・岩沼駅のみ。651系電車4両編成(グリーン車なし)が使用された。
水戸支社管内から団体専用列車のほか、東京や栃木県などを結ぶ臨時列車が運行されることがある。
快速 ぶらり高尾散策号・ぶらりお座敷高尾号 - 武蔵野線経由。毎年1・5・11月運行
快速 ぶらり川越号 - 武蔵野線・川越線経由で川越まで運転。毎年10月の川越まつり開催日や、川越周辺で「駅からハイキング」開催日に運行。
快速 舞浜・東京ベイエリア号・わくわく舞浜号 (旧わくわく舞浜・東京号(急行)、イクスピアリ号(急行)) - 年末年始や大型連休などに運行
快速 あしかが大藤まつり号(旧ぶらり両毛号、佐野アウトレット号) - 毎年5月運行
特急 踊り子号 - 我孫子 - 伊豆急下田間の臨時列車が、ほぼ毎週土休日に設定されていた。2021年3月改正で廃止。
急行 ぶらり鎌倉号(2014年まで、武蔵野線経由で、鎌倉の観光シーズンに運転)
急行→快速 ぶらり横浜・鎌倉号 - 毎月1往復以上運転(2015年から2018年まで。「ぶらり鎌倉号」を、上野東京ライン経由としたもの。2018年春より快速に変更)
急行 春のひたち海浜公園号(2016年春は海浜公園ネモフィラ号、同年秋は海浜公園コキア号) - ひたち海浜公園の春のネモフィラ、秋のコキアのシーズンに合わせて横浜駅 - 勝田駅間で運転(上野東京ライン経由)。2017年秋は運転せず。2018年より上野駅発着の特急ときわに変更。
快速 ホリデー快速ときわ鎌倉(勝田・取手 - 山手貨物線・横須賀線経由鎌倉、後に上記の「ぶらり鎌倉号」に転換)
快速 ぶらり日光号
快速 ぶらり那須高原号
快速 笠間deおさんぽ号(上野 - 土浦間定期列車の延長運転) - 2012年まで、毎年5月・11月に運行
急行 仙台七夕号・ぶらり仙台号
急行 相馬野馬追号 - 2020年以降、特急ひたちとして土浦駅発着で運転を予定しているものの運転中止となっている。
特急 青森ねぶた号
特急 フレッシュスノー盛岡号
また、沿線で大規模なイベントが行われる場合は、以下の臨時の普通列車・快速列車が運転されることがある。
かすみがうらマラソン(土浦市 4月) - 上野駅 - 土浦駅間で臨時下り列車が運転される。
2012年・2013年・2014年は、上野駅 - 土浦駅間の下り快速列車が2本運転された。このうち1本は特急車を使用し、柏、松戸、取手のみ停車(2014年は柏のみ)。もう1本は普通列車タイプで快速列車ではあるものの停車駅は普通列車と同一だった。2011年は、2014年と同様のパターンでの運転を予定していたが、大会は東日本大震災の影響で中止となり、臨時列車の運転も行われなかった。
2015年以降は特急車両による快速列車は特急「ときわ(かすみがうらマラソン号)」に格上げとなり、もう一本の快速列車は普通列車として運転されている。
水戸黄門まつり(水戸市 8月初旬) - 勝田駅 - 土浦駅間および水戸駅 - 高萩駅間で普通列車の増発が行われる。
ROCK IN JAPAN FESTIVAL(ひたちなか市 8月上旬。2019年で開催終了) - 上野駅・取手駅 - 勝田駅間で特急・急行・快速列車の運転を行っている。
快速列車は、2007年までは都心への帰宅の足として夜に上り列車のみ運転していたが、2008年・2009年は朝方に下りでの運転も行われた。2009年は、ROCK IN JAPAN FESTIVAL初日の下りと最終日の上りのみとなり、特急列車(フレッシュひたち。年度により停車駅に差異あり)と快速列車が各1本ずつ運転された。2010年からは特急は初日の下りと最終日の上りの1往復(変更なし)と、快速列車は初日と最終日の上りのみとなった。2012年は、従来の特急フレッシュひたち1往復(変更なし)に加え、新規に下り急行「ロックインジャパン号」を開催初日に運転するほか、初日と最終日運転の上り快速列車は、取手駅以南の快速線ホーム設置駅はすべての駅に停車することとなった。2013年以降は、前年運転された全列車が上下とも全開催日で運転されることとなった一方、上りの快速列車は取手行きに変更されることとなった。2015年より、フレッシュひたちはときわに変更された。2018年より急行が特急ときわに格上げになった。2019年は快速列車が我孫子行き普通列車に変更され、2020年からは土浦行きに短縮となった(2020年以降は開催中止のため運転せず)、
上り:勝田駅 - 水戸駅 - 赤塚駅 - 内原駅 - 友部駅 - 石岡駅 - 土浦駅から取手駅までの各駅( - 我孫子駅 - 柏駅 - 松戸駅 - 北千住駅 - 日暮里駅 - 上野駅)
2012年は、取手 - 上野間の快速線停車駅すべてに停車。2013年 - 2018年は取手止まり。2019年は我孫子、2020年以降は土浦止まりの普通列車。
下り:上野駅から取手駅間の快速線全駅、藤代駅から土浦駅までの各駅、石岡駅 - 友部駅 - 水戸駅 - 勝田駅
土浦全国花火競技大会(土浦市 10月初旬) - 土浦駅 - 勝田駅・我孫子駅(一部松戸駅)間で普通列車の増発を行っている。
2006年には上野駅に回送する特急用車両(651系、7両編成)を、我孫子駅まで無停車の快速列車として客扱いした。4号車のグリーン車はドアを締切り、立入り禁止となっていた。
このほか、東北本線が大雨や災害で不通になった際に寝台特急「北斗星」が常磐線経由で走行したことがあった。また、東北新幹線が地震による災害や設備の故障で長期間運行できない場合には、いわき行きの特急「ひたち」を仙台まで延長運転することがある。その場合いわき - 仙台間は快速列車となり、グリーン車以外は全車自由席、乗車券のみで乗車できる。
JR貨物の貨物列車は、2014年3月ダイヤ改正時点では、田端信号場駅 - 三河島駅 - 泉駅間で運行されている。田端信号場駅からは東北本線と山手貨物線、金町駅からは新金貨物線、馬橋駅・北小金駅からは武蔵野線、泉駅からは福島臨海鉄道線とそれぞれ直通運転が行われている。
馬橋駅以北で運行されている貨物列車は定期で1日3往復となっており、東京貨物ターミナル駅 - 福島臨海鉄道線小名浜駅間のコンテナ高速貨物列車1往復、隅田川駅 - 土浦駅間のコンテナ高速貨物列車1往復、信越本線安中駅 - 福島臨海鉄道線宮下駅(2015年1月13日以降は小名浜駅)間の鉱石輸送の専用貨物列車1往復が運行されている。
東京近郊では、隅田川駅 - 馬橋駅間で隅田川駅発着の武蔵野線・東北本線・中央本線方面などの列車が、また金町駅 - 馬橋駅間では武蔵野線と新金貨物線を経由する千葉地区発着の列車3往復が運行されている。
東日本大震災以前は全線で貨物列車が運行されており、震災前に作成された2011年3月12日改正ダイヤでは、首都圏から水戸駅や東北・北海道方面の列車があわせて5往復設定されていた。2012年3月ダイヤ改正では、これらのうち東北・北海道方面の4往復中3往復が東北本線経由、1往復が高崎線・上越線・羽越本線・奥羽本線経由(日本海側ルート)での運行にそれぞれシフトされた。
常磐線における定期貨物列車の発着駅は、隅田川駅・土浦駅・日立駅の3駅となっている。
取手以南の快速電車・各駅停車で運用される車両については、「常磐快速線」、「常磐緩行線」を参照。以下に示す車両は機関車を除きすべて電車である。
前述の通り当路線は取手駅以北が交流電化であることに加え混雑が激しいことや、並行する交通機関との競合もありJR東日本では山手線や中央本線とともに新形式が最初に導入される路線の一つになっている。
三河島事故の影響から、列車防護無線の整備がいち早く行われ、当時常磐線系統で使用された車両には「常磐無線アンテナ」と呼ばれる専用の列車無線アンテナが設置された。この無線は1986年(昭和61年)11月改正で全国導入されたタイプに交換され、姿を消している。
勝田車両センター所属の車両で運用される。
2012年3月17日のダイヤ改正より、一部の「スーパーひたち」「フレッシュひたち」で運行を開始し、2015年3月14日のダイヤ改正以降、品川 - いわき間を走行する全ての「ひたち」「ときわ」で使用。2020年3月14日のダイヤ改正からはいわき - 仙台間にも「ひたち」3往復で乗り入れ開始。
勝田車両センター所属。運用範囲は品川駅 - 上野駅 - 原ノ町駅間である。車体色は415系1500番台と同じ青帯を巻く。後述のE501系と同様に10両編成の基本編成と5両編成の付属編成があり、上野駅 - 土浦駅間では基本編成と付属編成を連結した15両編成または基本編成のみの10両編成で運転されている。上野駅・我孫子駅発着の取手駅以北直通列車はこの系列で統一されている。基本編成の4号車・5号車にグリーン車を連結している。一部の付属5両編成は耐寒耐雪装備を強化した3000番台となっている。
2005年7月9日のダイヤ改正時点では上野駅 - 大津港駅間で運用され、同時に登場した特別快速はすべてこの系列で運用されている。
2007年1月6日から2階建てグリーン車を連結した編成の運用を開始し、同年3月17日までは普通車扱いとされた。2007年2月頃からは415系運用の置き換えが始まり、同年3月17日まではいわき駅まで運転される列車にも充当された。
2015年2月1日から415系1500番台運用の置き換えも開始され、同年2月23日には竜田駅まで運用範囲が拡大された(高萩駅 - 竜田駅間は付属編成のみ)。
2017年10月21日の竜田駅 - 富岡駅間の再開通に伴い、富岡駅まで運用範囲が拡大された。
2020年3月14日の富岡駅 - 浪江駅間の再開通(全線復旧)に伴い、原ノ町駅まで運用範囲が拡大された。
勝田車両センター所属。運用範囲は土浦駅 - 草野駅間。元の運用範囲は上野駅 - 土浦駅間だったが、2007年3月18日のダイヤ改正からの運用変更に伴う準備工事のため同年2月21日に同区間の運用から撤退した。同年3月18日のダイヤ改正に先立ち同年2月27日から友部駅 - 勝田駅間で運用を開始し、3月17日には土浦駅 - いわき駅間で運転された。この際、翌日からの運用への送り込みを兼ねた営業運転で上野駅 - 土浦駅間にも入線した。この運用区間変更に伴い、登場当初にはなかったトイレが設置された。上野駅 - 土浦駅間で運用されていた時は15両編成で運転されていたが、現在は10両または5両編成で運転される。
車体は403系・415系・E531系と同じ青帯でなく、快速電車に準じたエメラルドグリーンと白の帯を巻いている。また、方向幕は従来の白地に黒字(前面は逆)から青地に白字に変更された。
E501系の検査・故障時などの際には代走としてE531系が使用されるが、その場合グリーン車は普通車扱いとなり車外のグリーン車のマークも隠される。
2016年3月26日のダイヤ改正からは、5両編成の付属編成は水戸線直通列車のみの運用に変更された。
水戸線での運用の際、トラブルが続出したことから、いわき以北で運用されていたE531系を水戸線へ転用し、本車両は水戸線直通列車に使用されなくなった。2018年9月5日より運用範囲を富岡駅まで拡大した。なお、草野駅 - 富岡駅間は2019年3月ダイヤ改正でE531系に運用変更されたため、同区間からは僅か半年で撤退した。
仙台車両センター所属。原ノ町駅 - 仙台駅間で運用されている。東日本大震災前は、いわき駅 - 仙台駅間で運用されていた。
当初は山形新幹線の新庄駅への延長により余剰となった秋田地区から転属した100番台がいわき - 原ノ町間のワンマン運転用に投入されたが、現在では1000・1500番台が共通で使われている。原ノ町駅以北ではE721系とも併結する。
このほか、2011年12月の原ノ町駅 - 相馬駅間の復旧時には、孤立区間かつ水戸支社管轄であったため701系1000番台3編成を勝田車両センター所属とし運用していた(現在は全て仙台車両センターに帰属。詳細は「東日本大震災の影響」節を参照)。
全線復旧後は原ノ町駅での普通列車の系統分離に伴い、原ノ町駅以南から撤退した。
仙台車両センター所属の0番台が2006年から運用されている。原ノ町駅 - 仙台駅間で運用。2016年度からはマイナーチェンジ車の1000番台も投入された。
東日本大震災発生からしばらくは、運休となっていた仙台空港アクセス線専用の500番台も暫定的に使用され、0番台との混合運転も行なわれていた。
2012年3月17日のダイヤ改正以降は仙山線で運用に難があった719系と一部運用を入れ替えた。原ノ町駅以北では701系の併結もある。
貨物列車の牽引に使用される機関車について解説する。貨車については割愛。
EF65形・EF64形・EF66形・EH200形・EF210形直流電気機関車、DE10形ディーゼル機関車
いずれもJR貨物所属の車両。田端信号場駅 - 馬橋駅間を走行する武蔵野線直通列車で運用される。
JR貨物所属。金町駅 - 馬橋駅間を走行する新金貨物線 - 武蔵野線直通列車で運用される。
JR貨物所属。田端信号場駅 - 岩沼駅間(泉駅-岩沼駅間は運休中)および武蔵野線直通列車で運用される。
勝田車両センター(←勝田電車区)所属。上野駅 - 原ノ町駅間を中心に普通列車に充当されたほか、1967年から1978年にかけて急行「ときわ」へ充当された。401系は1991年までに、403系・415系鋼製車は2007年3月18日に運用を終了し、以降は友部 - 原ノ町(震災後は竜田)間でステンレス車体の1500番台が運用され、2016年3月26日のダイヤ改正をもって運用を終了した。
このほか、本路線に特徴的な車両として二階建て試作車であるクハ415-1901が1991年から2005年まで運用されていた。
当初は急行(準急)「ときわ」「つくばね」「ひたち」に使用された。晩年は近郊化改造が行われた仙台車両センター所属の車両がいわき駅 - 仙台駅間を中心に運用されたほか、2005年まではATS-P搭載車による水戸までの乗り入れが行われた。老朽化に加えラッシュ時の混雑などに対応しきれなかったことも重なり、E721系と、E531系投入に伴い余剰となった415系1500番台に置き換えられ2008年に運用を終了した。
451・453系から改造された0番台・100番台が、いわき以北の普通列車を中心に運用されていたが、E721系などで置換えられたことで2007年11月10日をもって定期運用を終了した。本系列は抑速ブレーキを装備しないため常磐線を中心として運用された。
1972年から1998年まで特急「ひたち」に充当されたほか、2013年まで勝田車両センター所属の波動用編成が臨時列車などへ充当された。
1968年に上野 - 青森間(常磐線経由)の寝台特急「ゆうづる」に東北本線経由の「はつかり」「はくつる」と共に投入され、1972年から1982年にかけては、昼行の特急「みちのく」にも投入された。1993年に「ゆうづる」の客車化に伴い常磐線の定期運用から撤退した。その後も団体列車などで波動用編成が入線している。
特急「フレッシュひたち」に充当され、E657系投入により2013年3月15日限りで定期運行を終了した。定期運用離脱後は団体・臨時列車で運用されたのち、基本編成(7両編成)は、2013年秋から羽越本線の特急「いなほ」に、付属編成(4両編成)は2015年3月14日に信越本線に新設された特急「しらゆき」に転用され、新潟車両センターへ転属した。
2018年に新潟車両センターから「いなほ」用の1000番台に改造された基本編成1本が国鉄特急色に塗装変更のうえ再転入した。当該編成は臨時列車や波動用に使用される。
1988年から特急「スーパーひたち」と一部の特急「フレッシュひたち」で使用された車両であり、2013年3月15日限りで一旦定期運行を終了した。
その後はE657系の改造工事に伴い、2013年10月から2015年3月まで再び特急「フレッシュひたち」1往復に限り再び定期運行を行ったほか、その後も特急「草津」などの高崎線特急へ転用されなかった車両が、「ぶらり横浜・鎌倉号」、「ぶらり高尾散策号」などの臨時列車や波動用として使用されていたが、E653系の再転入に伴い運用が無くなった。
2017年7月22日から常磐線いわき駅 - 富岡駅間の一部の普通列車(2往復)で定期運行を再開していた。2020年3月14日ダイヤ改正で普通列車での運用を終了した。
仙台車両センター所属、浪江駅 - 仙台駅間で運用された。
719系は新製当初、東北本線や磐越西線で運用され常磐線での定期運用を持たなかったが、2012年3月17日のダイヤ改正から勾配に強いE721系を仙山線に集中配置したため、それと入れ替わる形で亘理駅(部分復旧後は浜吉田駅) - 岩沼駅間で運用開始した。相馬 - 浜吉田間復旧後は山下駅 - 仙台駅間で運用された。E721系1000番台の投入に伴い、2017年3月3日限りで定期運行を一旦終了したが、2018年3月17日のダイヤ改正で浪江駅 - 仙台駅間で再び運用されていた。2018年3月17日ダイヤ改正以降は浪江駅 - 原ノ町駅間の往復運用が主体で、原ノ町駅 - 仙台駅間は入出庫を兼ねた1往復のみ運用であった。
2020年3月14日ダイヤ改正で常磐線全線復旧に伴い、定期運用を終了した。
1960年12月10日から上野駅 - 青森駅間の特急「はつかり」(当時は常磐線経由)で運行を開始し、1968年10月1日ダイヤ改正で電車化の上、東北本線経由に変更されるまで運用された。
1969年10月1日ダイヤ改正からは羽越本線の特急「いなほ」と共通運用となる特急「ひたち」で運用され、羽越本線の全線電化直前の1972年9月26日に運行を終了した。
水郡線に直通する急行「ときわ」「奥久慈」に使用された。1985年3月14日ダイヤ改正で急行が廃止された後は、同年3月17日 - 9月16日に開催された科学万博のアクセス列車「エキスポライナー」にも用いられた。
寝台特急「ゆうづる」に使われていた。