上野東京ライン
宇都宮線系統:5、6 高崎線系統:8、9
なお、東海道線横浜方面からの上野止まりの列車はこのあとの回送先で宇都宮線系統か高崎線系統かが決まる。(例:平日1540E(平塚始発上野行き、小金井に回送)、平日1836E(二宮始発上野行き、籠原に回送))
下2桁は、南行が21からの奇数、北行が20からの偶数が付与される。
末尾のアルファベットは「E」。ただし、東海道線・宇都宮線・高崎線内完結列車と上野東京ライン直通列車熱海駅 - 沼津駅間(JR東海管轄区間)の末尾は「M」である。東海道線内完結列車および上野東京ラインとして運行する列車と、宇都宮線・高崎線内完結列車との間で、列車番号の奇数・偶数が逆転している。これは前者が東海道線の上下方向に、後者が上野駅を基準とした宇都宮線・高崎線の上下方向に列車番号を合わせているためである。
本路線完成後、山手線と京浜東北線の混雑率は、「最大時で約230%から180%以下に緩和される」と予測されていたが、開業後2015年3月では170%となった。
また、この結果、「宇都宮線」としての下り最終列車、「高崎線」としての下りで高崎駅まで行く最終列車が上野始発から東京始発の上野東京ラインに切り替えられた)。 日中時間帯の宇都宮・高崎線(湘南新宿ライン除く)が全て上野東京ライン化(上野駅折り返しの削減によるもので、上野東京ラインの日中本数は変わらない)、それに伴う運行間隔の見直しにより、大宮駅 - 東京駅 - 東海道線間が宇都宮線系統・高崎線系統交互運行となる。 快速アクティーの上野駅及び宇都宮線への直通廃止 一部列車の運行区間を見直し(高崎線側の籠原駅発着から高崎駅発着への延長、東海道線側の小田原駅発着と熱海駅発着の列車入れ換えなど)
2022年 3月12日:日中の常磐線直通列車増加(毎時2本→3本)、2017年以来の10両編成の運用および夕方時間帯の高萩行の復活、土休日の特急「ひたち」・「ときわ」定期列車が全て品川駅発着となる。一方、常磐線特別快速の本数が削減。また、宇都宮線 宇都宮駅 - 黒磯駅間でのE131系による全列車ワンマン運転に伴い、宇都宮線直通系統は宇都宮駅までの運行に短縮され、上野東京ラインのうちで最も運行距離が長い黒磯駅 - 熱海駅間の普通列車も運行区間が短縮。朝の東海道線上り上野行きの一部を削減。その他一部時刻変更。
2023年 3月18日:夜間の上野始発東海道線直通を1本追加(東京始発東海道線快速アクティーを転換)。下り特急「ひたち」1本を品川始発に変更し、全ての定期運行「ひたち」が品川駅発着となる。高崎線経由・両毛線直通(前橋駅発着)の一部を両毛線直通取りやめ高崎駅発着に変更。
反対意見者の訴訟があり、本格着工が大幅に遅れ、2004年度中に環境アセスメントを終了する予定だった当初の計画が大幅に遅延し、2009年度末完成予定も延期される。アセスメントは2007年9月に「満足する」、一部に「概ね満足する」とする評価書が提出されている。
2008年3月26日、JR東日本は同年5月より工事に着手し2013年度に完成を予定していることを発表し、3月31日に「グループ経営ビジョン2020 - 挑む -」と称した方針の中で計画を実行に移すことを改めて表明している。同年5月30日に起工式が執り行われた。報道によれば、事業費は当初より100億円増加で400億円の見込みとされる(沿線住民に配慮し、遮音板を透明にしたり、新幹線の直上から一部山手線外回り・京浜東北線南行側にはみ出す構造にし、そのため、耐震性の問題からも軽い桁を新たに開発するなどの工夫を行うなど)。
工事にあたって、神田 - 東京間の新幹線との重層部は架設機を新幹線の直上に設置すると共に、新幹線終電後に東京駅新幹線ホーム南側「南部ヤード部」に待機してあったクレーン車が新幹線線路を利用して工事現場に移動して始発までの時間帯に工事が行われた。この際、架線切断などの事故の際に上野折り返しでの運転を行うための要員等が準備されていた。
東北地方太平洋沖地震(東日本大震災)の影響などにより、JR東日本は2012年4月12日に、工事計画を一部変更し、2014年度開業を目指すこと、2013年12月には2015年3月に開業させることを発表。2度の延期を経て、運輸政策審議会答申第18号で提示された目標年次間近の2015年3月14日に開業を果たした。