上越線
以下の上野駅から直通の定期特急列車が吾妻線長野原草津口駅まで運行されている。
特急「草津・四万」 高崎駅 - 渋川駅間(吾妻線直通)
なお上越線の開業以前より、1893年(明治26年)には高崎 - 渋川間に群馬馬車鉄道が、1911年(明治44年)には渋川 - 沼田間に利根軌道、新来迎寺 - 小千谷間に魚沼鉄道がそれぞれ開業しており、明治後期には上越線に並行する形で東京の池袋と長岡の間に私鉄東上鉄道の建設も計画されたが、埼玉県の寄居と高崎の間が八高北線として国の直轄事業に取り上げられたため、上越線並行区間も含めて寄居以北建設を断念している。群馬馬車鉄道は路面電車化されて最終的に東武鉄道の高崎線となった後1953年(昭和28年)廃止、利根軌道は路面電車化され東京電燈の所有路線となった後に上越線の開業により1924年(大正13年)休止・1925年(大正14年)廃止、魚沼鉄道は国有化されて魚沼線になったものの、1981年(昭和56年)に特定地方交通線に指定され、1984年(昭和59年)に廃線となっている。
三国山脈が立ちはだかる県境の水上駅 - 越後湯沢駅間は、全長9,702 mの清水トンネルをはじめとしてその前後に2つのループトンネルを有する山岳路線であり、同区間が開通し上越線が全通するのは1931年(昭和6年)のことである。この区間は長大トンネルを有するので、運転の保安上から水上駅 - 石打駅間が開業当初より直流電化され、電気機関車の牽引により運転された。太平洋戦争後の1947年(昭和22年)には、高崎駅 - 長岡駅間の電化が完成している。
1960年代は、東京と日本海側を結ぶ主要幹線として複線化による輸送力増強が進められ、1967年(昭和42年)に湯檜曽駅 - 土樽駅間に新清水トンネルが開通し、全線の複線化が完了した。1982年(昭和57年)の上越新幹線開業を境に、上越線は東京 - 新潟間の都市間広域輸送の役目を新幹線に譲り、地域輸送と貨物輸送が主力となっている。
キハ58系 - 急行「鳥海」「よねやま」「野沢」「うおの」、準急「奥利根」「みなかみ」「みくに」「草津」など。只見線や飯山線に直通する普通列車などにも運用。
キハ81系 - 特急「いなほ」