南武線
府中本町駅を発車すると東京都道18号府中町田線(鎌倉街道)を潜り、武蔵野線と分かれ左に大きくカーブし西を向く。右手から上り線が地上に出て合流すると下河原線の廃線跡である緑道を潜り右手は林となる。分倍河原駅は多摩川の氾濫原と武蔵野台地の境の崖下にあり、京王線と接続するため乗り換え客が多いほか、駅周辺には東芝府中事業所があり、2番ホームには朝だけ使用される臨時改札口が設置されている。分倍河原駅を発車すると京王線を潜り切り通しとなり、勾配を上り右にカーブし北西を向く。切り通しを抜けたところで東京都道18号府中町田線のバイパスを跨ぐと右手には空き地が続く。2009年3月14日にこの地点に西府駅が開業した。NEC府中事業場が近くに位置し、駅周辺では区画整理事業・道路新設工事が進められている。
間もなく右にカーブし北を向き国道20号(甲州街道)を潜ると、国立市に入る。左にカーブし再び北西を向き谷保駅に到着。駅北側からは東京都道146号国立停車場谷保線(大学通り)が延び一橋大学・桐朋中学校・高等学校など教育施設が多く立ち並び、2.0km程北進したところに中央線国立駅がある。駅南側には東日本最古の天満宮である谷保天満宮がある。谷保駅を発車し、間もなく右手に国立市役所が現れる。左にカーブし西を向きながら勾配を下り、0.5km程走ると矢川駅。右に大きくカーブし北を向き立川市に入る。切り通しを抜け右にカーブすると西国立駅。駅東側にはかつて立川機関区が所在したが、現在は再開発が完了し住宅街となっている。西国立駅を発車すると東京都道145号立川国分寺線と交差し左にカーブし西を向く。右手から中央線が合流し東京都道・埼玉県道16号立川所沢線(立川通り)を跨ぎ、終点の立川駅に到着。立川駅は中央線(中央本線)・青梅線・多摩都市モノレールが接続する交通の要衝であり、駅周辺は多摩地域一の繁華街である。また、駅北側・南側共に官公庁の施設や大規模商業施設が立ち並んでいる。
商業地や住宅街の中にある尻手駅を出ると、すぐに国道1号(第二京浜)を越え、本線と分かれて単線で高架上をしばらく直進し、間もなく京浜東北線・東海道線を直角に越える。右手から来る鶴見駅からの東海道貨物線の複線が近づき並行すると、京急本線との接続駅である八丁畷駅に着く。南武線の八丁畷駅は1面1線のみのホームで、南武線のホームが京急の跨線橋の一部になっている。
八丁畷駅を出ると国道15号(第一京浜)の上を通過する。カーブに差し掛かり、緩やかな勾配を下ると、川崎新町駅に到着する。同駅構内で南武線の線路と東海道貨物線の線路が合流しており、浜川崎駅方面上りホームは東海道貨物線北側の浜川崎支線上にあるが、尻手駅方面の下りホームは東海道貨物線下り線と共用する線路上にある。このため下り列車は川崎新町駅から尻手駅に向かう区間で、また上り列車は小田栄駅から浜川崎駅に向かう区間で、それぞれ東海道貨物線と平面交差することになる。
川崎新町駅を出発すると上り線も東海道貨物線と線路を共用する。ほぼ直進し、踏切を挟んで上下ホームの離れた小田栄駅に到着する。出発して左に少し曲がり首都高速横羽線・産業道路の陸橋をくぐり、東海道貨物線の南側に存在する終点の浜川崎駅に到着する。南武線の駅舎から道路を挟んだ南側に鶴見線の旅客駅があり、乗り換える利用客は一度改札を出る必要がある。また旅客駅の南側に貨物駅があり、南武線・鶴見線の双方から入線可能となっている。
貨物専用の尻手短絡線は尻手駅を出ると、立川駅方面への本線の左側に300mほど並行した後、本線と分かれて単線となって住宅街の中を北西に進む。踏切を6つ通過すると、品鶴貨物線と並行する横須賀線の高架をくぐり、高架下にある最後の踏切を通過して武蔵野線に合流し、新鶴見信号場に至る。なお新鶴見信号場 - 鶴見駅間は品鶴線および武蔵野線との重複区間となっている。
川崎駅から支線の八丁畷駅付近まで新線を建設し、川崎駅と浜川崎駅方面を直結して「川崎アプローチ線」として整備する構想が2000年1月に国土交通省が作成した「東京圏における高速鉄道を中心とする交通網の整備に関する基本計画」において、「今後整備について検討すべき路線」(目標年次は2015年)として示された。2003年には日本経済新聞でより具体的な内容が報じられ、支線の尻手駅 - 八丁畷駅間は廃止した上で2010年に完成予定とされていた。JR東日本は2007年時点では実現は困難であるとし、2014年の時点では「実現は困難」としながらも「関係自治体と連携して検討を進めたい」としている。地元である川崎市総合企画局臨海部国際戦略室の担当者は2012年の時点で、実現の可否も含めた検討が始まっているが具体的な内容はまだなく、実現するとしてもかなり先(最低でも10年以上)であると取材に対して答えている。実質的には廃止された東海道本線浜川崎貨物支線の復活である。
鹿島田駅 - 新川崎駅付近での交通結節点機能を強化する計画がある。
2023年以降、浜川崎支線向けにE127系が導入される予定。
稲田堤駅 - 府中本町駅間は、2015年度に事業を完了している。矢川駅 - 立川駅間が事業準備区間に位置付けられている。
尻手駅 - 武蔵小杉駅間の約5.5 kmについて川崎市は、連続立体交差化に向けて事業調査に着手することを発表している。なお、この区間内にある矢向駅周辺は横浜市内にあり、これについて横浜市は、連続立体交差の候補区間に位置付けている。総事業費は、1479億円の見込み。2019年7月2日行われた川崎市議会の第3回定例会によると事業期間は、都市計画決定予定年度である2020年度からおおむね20年程度とされている。都市計画事業の認可取得予定年度は、2021年度としていた。しかし、新型コロナウイルス感染症の影響等により、川崎市の財政状況が厳しくなり、計画を見直す必要があることから2020年度の都市計画決定を見送ることになった。今後の都市計画決定については2021年度第3期実施計画(素案)で検討結果を明らかにする。これについてJR東日本は新型コロナウイルス感染症の影響等による減収・減益はあるとしながらも連続立体交差事業を進めたいとしており、事業費削減や工期短縮の検討に協力する意向である。
2022年3月17日と18日に川崎市が開催した一般向け説明会の配布資料によると、2023年度末に都市計画決定を実施し、2024年度以降に認可を取得する予定。取得後は、2033年度に下り線の高架切り替えを経て、2039年度に上り線の高架切り替えを実施する予定である。
管轄・路線距離(営業キロ):全長45.0km
東日本旅客鉄道(第一種鉄道事業者):39.6km
川崎駅 - 立川駅間:35.5km
尻手駅 - 浜川崎駅間(浜川崎支線):4.1km
尻手駅 - 新鶴見信号場 - 鶴見駅間(尻手短絡線):5.4km(旅客営業なし)
日本貨物鉄道(第二種鉄道事業者):39.4km
尻手駅 - 立川駅間:33.8km
尻手駅 - 浜川崎駅間(浜川崎支線):4.1km
尻手駅 - 新鶴見信号場間(尻手短絡線):1.5km
駅数:30
本線:26(起終点駅含む)
支線:4(尻手駅・鶴見駅を除く)
南武線所属駅に限定する場合、東海道本線所属の川崎駅、中央本線所属の立川駅、東海道本線貨物支線所属の浜川崎駅が除外され、27駅(本線:24駅、支線:3駅)となる。尚、武蔵小杉駅は南武線所属駅として扱われる。
川崎駅 - 立川駅間
八丁畷駅 - 浜川崎駅間(浜川崎支線)
八丁畷駅 - 川崎新町駅間は東海道貨物線用の複線と南武線用の単線との三線区間。
電化区間:全線(直流1,500V)
閉塞方式:自動閉塞式
川崎駅 - 立川駅間:100km/h
尻手駅 - 川崎新町駅間(浜川崎支線):85km/h
川崎新町駅 - 浜川崎駅間(浜川崎支線):95km/h
尻手駅 - 新鶴見信号場間(尻手短絡線):85km/h
運転指令所:東京総合指令室
運転取扱駅(駅が信号を制御)
尻手駅 - 川崎新町駅間(浜川崎支線):尻手駅
尻手駅 - 新鶴見信号場間(尻手短絡線):尻手駅・新鶴見信号場
準運転取扱駅(異常時、入換時は駅が信号を制御)
川崎駅 - 立川駅間:尻手駅・武蔵中原駅・武蔵溝ノ口駅・登戸駅・稲城長沼駅・府中本町駅
川崎駅 - 立川駅間:東京圏輸送管理システム (ATOS)
車両基地:鎌倉車両センター中原支所(武蔵中原駅)
電留線所在駅:矢向駅・武蔵溝ノ口駅・宿河原駅・立川駅
かつては矢向駅構内に矢向電車区があり、電車区の機能が武蔵中原に移された後も電留線が残っている。稲城長沼駅にも電留線があったが、高架化により廃止された。
西国立駅構内には立川機関区があったが、1984年7月1日に廃止された。
大都市近郊区間(旅客営業規則による):旅客営業全区間(東京近郊区間)
電車特定区間:旅客営業全区間
IC乗車カード対応区間:旅客営業全区間(Suica首都圏エリア)
川崎駅 - 稲田堤駅間、尻手駅 - 浜川崎駅間(浜川崎支線)、尻手駅 - 鶴見駅間(尻手短絡線)が横浜支社、矢野口駅 - 立川駅間が八王子支社の管轄であり、稲田堤駅 - 矢野口駅間に支社境界がある。
2021年度の朝ラッシュ時最混雑区間は武蔵中原駅 → 武蔵小杉駅間であり、ピーク時の混雑率は112%である。
東京メガループに指定されている通勤路線でありながら6両編成での運転であり、神奈川県内で当路線より郊外を走る横浜線(8両編成)よりも一列車あたりの編成長が短い。ホームの両端に踏切がある駅があり、これ以上の長編成化には沿線自治体との協議が必要なため、輸送力は運転本数の増加で賄っている状況である。2010年度からラッシュ時は毎時25本の高頻度運転を行っており、山手線よりもラッシュ時の運転本数が多いが、首都圏の路線でも激しく混雑する路線である。
1996年度に243%を記録した混雑率は、ダイヤ改正の度にラッシュ時の運転本数を増発したことにより、2003年度に200%を下回った。その後は2015年度まで混雑率が190%を上回っていたが、広幅車両の導入により2016年度に混雑率が190%を下回った。
南武線の混雑の原因としてまず挙げられるのは、一躍人気の街となった武蔵小杉など人口増加の続く地域を沿線に抱えることや、JR横須賀線や東急東横線、田園都市線、小田急線、京王線などの各線と接続する利便性の高さから利用者がそもそも多いことにある。とはいえ最混雑時間帯の7 - 8時台は1時間あたり20本以上だが、それでもこれだけ混み合う理由は、同線の電車が都市部のJR線では珍しくなった6両編成なことにある。
これまで編成が延ばせなかった理由として、JR東日本横浜支社は「編成を延ばすにはホームの設備などをすべて取り替える必要があるほか、踏切の鳴動時間なども変わってくるため大規模な改修が必要になる。車両基地など電車を停める場所も拡張が必要になる」と説明している。特に「ホームの直近に踏切がある駅」は、そのままではホームを延伸できず、JR東日本によると「踏切道の移設は自治体などの協力をいただかなければできない」としている。住宅密集地を走る路線であるため、駅周辺に民家などが建て込んでいる場所も多い。車体幅が従来よりも15センチメートル広い新型車両E233系への置き換えなども行われているが抜本的な解決には至っておらず、パイパス路線の目的もあった川崎縦貫高速鉄道の計画が廃止となった後は、南武線の輸送力増強はより重要性が高くなる。