東武東上本線
1918年(大正7年)3月、それまでの私設鉄道法によって運営された区間は以後、軽便鉄道法による旨が指定され、また第一次世界大戦の影響に伴う物価急騰により東武・東上両鉄道の営業費が増加したため、両社を合併し、営業上の経費節減と車両の運用諸設備の更新などを図る方針が固められた。
1920年(大正9年)4月7日に両社長間で合併の仮契約を結び、同年4月27日に合併を決議、翌4月28日に東武鉄道社長の根津が鉄道院総裁床次竹二郎宛で「東武東上合併認可申請書」を提出し、同年7月22日までに開業線池袋 - 坂戸町間40.6kmと未開業線坂戸町 - 高崎間62.8kmの一切をもって東武鉄道と合併する旨の業務引き継ぎが行われ、同年7月27日の東武鉄道による会社合併登記をもって両鉄道が合併すると同時に東上鉄道が解散した。これにより、東上鉄道路線は東武鉄道東上本線となった。合併に際しては、東上鉄道の1株当たり東武鉄道の1株を割り当てる5:5の対等合併が行われた。
池袋 - 寄居間の現路線は全て東上鉄道時代に開業、もしくは着工されている。東武鉄道合併後の1923年(大正12年)に坂戸町駅 - 武州松山駅(現・東松山駅) - 小川町駅間、1925年(大正14年)7月に小川町駅 - 寄居駅間が開通して、現路線の全線が完成した。
東武鉄道と東上鉄道の合併時点(1920年)では寄居駅以北の延伸についても準備が進められ、用地買収中であったが、鉄道省(現・国土交通省)が国直轄で八高線を建設する方針を固めたため中断された。その後1924年(大正13年)の寄居 - 高崎間免許失効により延伸計画は撤回され、東武東上本線は池袋駅 - 寄居駅間の路線として確定した。
仮免許段階では、高崎と新潟を結ぶ国有鉄道信越線は既に開通していたが、上越線は着工すらしておらず、東上鉄道の計画では渋川から先新潟県方面への延伸構想も盛り込まれていた。
経由地は「氷川 - 池袋 - 練馬 - 白子(現・和光市) - 膝折(現・朝霞市) - 大和田(現・新座市) - 竹間沢(現・入間郡三芳町) - 大井(現・ふじみ野市) - 川越 - 小坂 - 松山(現・東松山市) - 菅谷(現・嵐山町) - 能増(現・小川町) - 今市 - 小前田(現・寄居町) - 児玉(現・本庄市) - 藤岡 - 山名 - 飯塚(現・高崎市) - 金古 - 渋川 - 棚下 - 沼田 - 真庭 - 湯原 - 綱子 - 万太郎 - 土樽 - 湯沢 - 塩沢 - 六日町(現・南魚沼市) - 浦佐 - 小出(現・魚沼市) - 堀内 - 十日市 - 長岡」とし、氷川 - 渋川間を第一期線、渋川 - 長岡間を第二期線と位置づけていた。東京 - 高崎間は川越街道と児玉街道(往還としての名称は川越児玉往還)、高崎以遠は三国街道(現・国道17号)と旧街道筋に沿って敷設する計画であったことが分かる。
この計画当時の予定と現路線とで経路が多少異なっているのは、地域住民から様々な誘致活動があったためである。たとえば志木付近の商人による誘致により、計画では白子(和光市)から川越街道沿いに敷設する予定であった路線が、大きく北にカーブを描く形で朝霞へと至るルートに変更されている。
また川越以北の延伸では、宿場町でなく人口が多い周辺の町を経由するように計画が見直され、坂戸、小川、寄居など当初の敷設計画になかった町を経由したため、路線は数ヶ所においてうねった曲線を描いている。