横浜線
東神奈川駅を出ると北東方向に進み、内陸側から順に国道1号・横須賀線(湘南新宿ライン)・東海道線・京浜東北線北行線・横浜線・京浜東北線南行線、少し間を空けて京急本線の順番で道路・線路が並ぶ。高架に上り、一旦南側(海側)に振れて京浜東北線の南行線の南側に出てから、京急本線子安駅付近で京浜東北線・東海道線・横須賀線(湘南新宿ライン)の各複線、計6本を一気に越える。
さらに住宅地を通り抜けて国道1号を越え、入江川と並行しながら北へ向かっていくと大口駅に着く。大口を出るとすぐにシェルターで覆われた東海道貨物線(貨物列車のほか、相鉄線直通列車として相鉄線と埼京線を直通する電車が経由)の高架下を潜り、寺尾トンネル手前までは直線が続き、水道道を越え、まもなく寺尾トンネルに入る(上りは新寺尾トンネル)。トンネルを出た後は直線が続き、やがて旧綱島街道と東急東横線を越えて築堤の菊名駅に着く。菊名駅を出てしばらく住宅街の中を進むと切り通しに入り、東海道新幹線や横浜市営地下鉄ブルーライン、相模鉄道(相鉄)の相鉄新横浜線、東急電鉄(東急)の東急新横浜線との接続駅である新横浜駅に着く。この付近は元来は堤の上を走っていたが、新幹線開業時に切り通しになった。東急新横浜線は東急東横線との直通列車もあるが、主に目黒線との直通列車の発着が多い。
JR東日本調べ 1日平均(2022年度)
国鉄末期には、運輸政策審議会答申第7号で新線「みなとみらい21線」(東神奈川駅-横浜みなとみらい21地区-元町付近-本牧町-根岸駅)との直通運転が提案されていたが、国鉄の財政状況や国鉄分割民営化の影響などが原因で建設は行われなかった。この区間はのちに東急東横線と直通運転を行う形態に変更された上で、2004年2月1日に横浜高速鉄道みなとみらい線(路線名:みなとみらい21線)として開業した。
運営がJR東日本に変わった以降も、首都圏の通勤・通学路線として利用者が増加し、1994年(平成6年)からは混雑対策のために電車は片側6扉を有する車両を連結した上で8両編成が組まれた。臨時列車を除き特急・急行列車は設定されず、列車種別は快速と各駅停車の2種が運行される。線内折り返し運転の列車のほか、一部の列車は京浜東北線・根岸線に直通して桜木町駅・大船駅方面に至る。なお、1998年からの10年間は土曜・休日に根岸線経由で横須賀線逗子駅までの直通列車が運行されていたが、根岸線経由では遠回りであることや湘南新宿ライン増発の影響により、2008年(平成20年)3月15日のダイヤ改正で廃止された。
2020年の国土交通省調査によるピーク時最混雑区間の1時間平均混雑率は小机駅→新横浜駅間で108%となっている。また、2014年度の平均通過人員は224,687人であり、JR東日本の路線の中では4番目に多い。