上越線
また、首都圏と青森・北海道方面とを結ぶルートとしても、奥羽本線の一部と田沢湖線がミニ新幹線化(標準軌化)され、東北本線盛岡駅以北がいわて銀河鉄道線・青い森鉄道線に転換されてからは高崎線・上越線・信越本線・羽越本線・奥羽本線ルートがJRのみを経由する唯一の幹線ルートであり、東北本線不通時の長距離列車・貨物列車の唯一の迂回路としての機能も担っている。
高崎駅 - 水上駅間が旅客営業規則の定める大都市近郊区間の「東京近郊区間」に、小千谷駅 - 宮内駅間が「新潟近郊区間」に含まれる。当線の東京近郊区間はIC乗車カード「Suica」の首都圏エリアとなっており、同様に新潟近郊区間の内、小千谷駅と宮内駅がSuicaの新潟エリアとなっている(小千谷駅は一部サービス対応駅。途中の越後滝谷駅についてはエリア外)。このほか、支線の越後湯沢駅 - ガーラ湯沢駅間は「タッチでGo!新幹線」のサービスエリアに含まれ、利用開始登録済のICカードで乗車可能である。
ラインカラーは高崎支社管内、新潟支社管内ともに水色。ただし2002年ごろまで新潟支社管内ではオレンジ色をラインカラーとして用いていた。
キロポストは高崎線からの数字を受け継いでおり、大宮駅からの距離の表示となっている。ちなみに大宮駅の高崎線ホーム上の案内(一部除く)は、「高崎線・上越線」と表記されている(他の高崎線単独駅に「上越線」の案内はない。かつては運転系統上の高崎線や上越線を経由する特急・急行の始発駅である上野駅でも見られたが、上野東京ライン開通時にほとんど消されている)。
全線新潟県南魚沼郡湯沢町に所在。全列車特急列車(新幹線車両を使用)。
この区間の1日の普通列車は、平日は5往復、土曜・休日は午前中に1往復が加わった6往復のみの運行となり、2 - 4両編成で運行されている。ただし、冬期間は増発され、平日1日7往復、土曜・休日は1日8往復となる。普通列車は最大で3 - 4時間ほど運転されない時間帯もあり、貨物列車のほうが首都圏と北陸・新潟・東北日本海側を結ぶ役割もあって本数が多い。この区間を走る普通列車は全列車が後述の越後中里駅 - 長岡駅間と直通運転する。なお、越後中里駅以北で実施されているワンマン運転はこの区間では実施されていない。
上越国境の山間部を走る区間であり、沿線に民家は僅少で、恒常的な旅客流動は少ない。特に水上駅 - 湯檜曽駅 - 土合駅間は並行する路線バス(関越交通)の本数が多く、実質的に旅客列車が運行されない時間帯の交通を担っている。
新前橋駅 - 渋川駅・水上駅間の上越線・吾妻線系統は1時間に2 - 3本程度運行されている。このうち1 - 2本は水上駅発着で、もう1本は渋川駅から吾妻線に直通する。前述のとおり、高崎駅発着列車が多いが、一部列車が新前橋駅発着となっている。いずれも群馬県内で完結する列車のみの運行となっている。夕方には高崎発渋川行きの区間列車もある。かつては高崎線への直通や水上駅を越えて長岡・新潟方面まで直通する運用も存在した。
水上駅を出てすぐ六・七・八度目の利根川を渡ると、利根川と別れ、代わって湯檜曽川が土合駅付近まで並行するようになる。湯檜曽駅の手前では左手にはスキー場が見える。下り線は湯檜曽駅手前で谷川岳を貫く新清水トンネルに突入するため、同駅と次の土合駅は下り線のみ地下駅になっている。土合駅は地下深い場所にホームがある「モグラ駅」として有名である。また同駅は付近に谷川岳へのロープウェイが整備されており、夏は登山客で賑わう。なお、湯檜曽駅、土合駅ともに上り線は地上にある。その上り線の湯檜曽駅と土合駅の間にはループ線が、土合駅の宮内寄りには清水トンネルが存在し、新清水トンネル同様に谷川岳を貫いている。清水・新清水トンネルを出ると、新潟県に入り、以降越後川口駅の手前まで並行する魚野川を渡る。一旦上下線が合流するが、土樽駅を過ぎると再び分かれ、下り線はカーブで勾配を緩和しながら坂を下り、上り線はループ線の坂を登って、越後中里駅までに合流する。
なお、川端康成の小説『雪国』の冒頭の「国境の長いトンネル」とは単線時代の(現在は上り線の)清水トンネルのことであり、冒頭の場面で主人公の島村と同じ汽車に乗り合わせた葉子が駅長を呼ぶ場面は当時の土樽信号場(現在の土樽駅)が舞台である。
その後、新潟県屈指の温泉越後湯沢温泉を擁し、前述の『雪国』の舞台になった湯沢町の玄関駅、越後湯沢駅に到着する。
1987年(昭和62年)4月1日:国鉄分割民営化により、全線を東日本旅客鉄道が継承。日本貨物鉄道が全線の第二種鉄道事業者となる。岩原スキー場前臨時乗降場が駅に変更され、岩原スキー場前駅が開業。
1990年(平成2年)12月20日:支線 越後湯沢駅 - ガーラ湯沢駅間が開業。ガーラ湯沢駅が開業。
1997年(平成9年)12月27日:上越国際スキー場前駅(臨時駅)が開業。
1998年(平成10年)8月29日:集中豪雨による土砂崩れで、土合駅上り線構内が被災。復旧作業のため約1か月にわたり、水上駅 - 土樽駅間で下り線を使用した単線運行を実施。
2003年(平成15年)4月1日:上越国際スキー場前駅が通年営業化。
2004年(平成16年) 10月16日:高崎問屋町駅が開業。新前橋駅 - 渋川駅間が東京近郊区間になり、Suicaのサービスエリアになる。 10月23日:新潟県中越地震により、水上駅 - 宮内駅間が不通となる。 11月2日:水上駅 - 六日町駅間の運行再開。六日町駅 - 小出駅間でバス代行輸送開始。 11月8日:バス代行輸送区間が六日町駅 - 越後堀之内駅間に変更。 11月11日:小千谷駅 - 長岡駅間でバス代行輸送開始。 11月13日:六日町駅 - 小出駅間で運行再開。小出駅 - 長岡駅間はバス代行輸送継続。 12月27日:。