根岸線
朝の磯子駅7時10分発大船行き(平日に1本のみ)と夜の大船駅0時09分発磯子行き最終電車(毎日運行)を除いて、全ての電車が京浜東北線または横浜線と直通運転している。
保安装置は、開業当初はATSであったが、直通運転を行う京浜東北線のATC導入区間延長に伴い横浜駅 - 桜木町駅間はATCとなった。桜木町駅 - 大船駅間は貨物列車が運行されているため、ATC・ATS-S併設となっていたが、2009年8月14日、デジタルATC(D-ATC)を京浜東北線と同時に導入した。なお、桜木町駅 - 大船駅間は貨物列車牽引の機関車など、デジタルATC非対応車が残るため、ATS-Sはそのまま存続させている。
桜木町駅 - 大船駅間では日本貨物鉄道(JR貨物)による貨物列車が運行されている。桜木町駅では貨物専用線の高島線、大船駅では東海道貨物線に接続し、根岸駅からは神奈川臨海鉄道本牧線が分岐している。根岸線内では電気機関車による牽引となっている。
2020年3月改正時点では、定期貨物列車の運行区間は桜木町駅 - 根岸駅間である。根岸駅に隣接するENEOS根岸製油所にて精製された石油類を輸送するタンク車列車が中心であり、定期列車が12往復、臨時列車が下り8本・上り6本設定されている。発送先は、東海道貨物線川崎貨物駅、中央本線八王子駅・竜王駅、しなの鉄道線坂城駅、高崎線倉賀野駅、東北本線宇都宮貨物ターミナル駅である。このほか、根岸駅から分岐する神奈川臨海鉄道本牧線横浜本牧駅発着のコンテナ列車が、東京貨物ターミナル駅まで1日1往復運行されている。また、総合車両製作所(旧・東急車輛製造)で製造された鉄道車両の甲種輸送列車が、横須賀線逗子駅から当路線を経由して不定期に運行されることがある。
なお2011年3月11日の東日本大震災発生直後には、被災地となった東北地方太平洋側の地域に向けて、根岸駅から臨時の石油輸送列車が当路線を経由して運行された。この地震で東北本線が不通となっていたため、郡山駅へは磐越西線経由で、盛岡貨物ターミナル駅へは奥羽本線・青い森鉄道線・いわて銀河鉄道線経由での運行となった。運行期間は同年3月18日から4月19日までの約1か月間であった。