御茶ノ水駅
外側2線を中央線快速が、内側2線を中央・総武線各駅停車がそれぞれ使用し、同じ方向の列車を同じホームで乗り換えできる、方向別複々線となっている。これを実現するために御茶ノ水駅の前後に立体交差が設置されている。並走する三鷹 - 御茶ノ水間のうち同方向であれば、階段を使わずに乗り換えが可能な唯一の駅である。
当駅を境に中央線と総武線の各駅停車の列車が相互直通運転を行う。2020年(令和2年)3月13日まで、早朝と深夜は中央線・総武線は分離して運転を行っていた。総武線は当駅で折り返し、中央線は当駅の水道橋方で快速線と緩行線との間を転線して東京駅発着で運転され、快速用のE233系電車が使用された。総武線の上り列車は2番線に到着し、そのまま中央緩行線下り本線に引き上げ、その後3番線に入線して総武線下り列車となっていた。千葉方面の特急列車も当駅で転線する。上下(東西)両線とも、快速線・緩行線相互間の転線は水道橋方のポイントで可能である。なお、3番線から中央緩行線西行きへの出発も可能だが、通常は設定がない。
2020年(令和2年)3月14日のダイヤ改正以降は前述の通り早朝・深夜の総武線・中央線分離運転が廃止され、当駅を始発・終着とする列車は大幅に削減された。
直営駅(駅長配置)で当駅の他に秋葉原駅を管理している。島式ホーム2面4線を持つ地上駅で、橋上駅舎を有している。御茶ノ水橋と聖橋の間にホームがあり、それぞれの橋の南側に出口がある。それぞれ御茶ノ水橋口と聖橋口と称する。駅本屋は御茶ノ水橋側(水道橋側)にある。さらに聖橋口より東側(秋葉原側)に平日の朝のみ機能している出口専用の臨時改札口がある。高台の擁壁と神田川の間に線路が敷かれているため、ホームの幅が非常に狭い。トイレは御茶ノ水橋口と聖橋口の改札口内にあるが、ともに多機能トイレはない。
御茶ノ水橋口駅舎は、1932年(昭和7年)7月の総武本線乗り入れに合わせて使用開始された、伊藤滋設計によるモダニズム建築であり、それまでの乗客を待合室に滞留させてからプラットホームに導く駅から、旅客流動を重視して次々に乗客を電車に流し込む、新しい通勤電車の駅のスタイルを初めて確立した。東側の聖橋口駅舎は大きく改築されており原形を留めていないが、御茶ノ水橋口駅舎は建設以来大きく手を入れられていない。しかしバリアフリー対策工事に2013年度から着手することになっていることは前記した。