中央本線
また、一部列車ではJR東海の313系によるワンマン運転が行われる。1時間に1本程度の運転である。
辰野駅 - 塩尻駅間は、中央本線の中では優等列車も含めた運転本数が最も少ない区間であり、普通列車が1 - 2時間に1本程度運転されるのみである。地元では「辰野線」と呼称され、この区間外から乗り入れる列車(主に篠ノ井線直通列車)は「小野経由」と案内されることが多い(前述の通り、塩尻駅からみどり湖駅及び岡谷駅経由で辰野駅に至る列車もある)。ほとんどの列車がこの区間のみの折り返し運転となっているが、朝夕を中心に松本駅や岡谷駅まで直通する列車が設定されており、岡谷駅から、松本駅より先の大糸線信濃大町駅まで直通する列車も、朝方に1本設定されている。
なお、辰野駅以遠(宮木方面)と塩尻駅以遠(広丘または洗馬方面)の相互発着となる普通乗車券・回数乗車券は選択乗車が可能であり、小野駅経由の乗車券でも川岸駅・みどり湖駅経由で乗車することが出来る(逆も可能。ただしいずれの場合も券面表示区間以外での途中下車は不可)。また、岡谷駅以遠(下諏訪方面)から辰野支線を経由し、塩尻駅以遠(広丘方面または洗馬方面)に直通する急行列車の料金および特別車両料金は辰野支線内で途中下車しない場合、みどり湖駅経由で料金計算される。また、運賃および乗車券の券面の経由表示もみどり湖駅経由となる場合がある。
岐阜県に入り木曽川と分かれると、線形が良くなり、徐々に沿線も宅地化が進んでくる。盆地や台地を頻繁に上り下りし、庄内川の上流、土岐川が並行するようになる。多治見駅を過ぎ、玉野渓谷に入り、愛岐トンネルを抜けると愛知県に入り、愛知環状鉄道と接続する高蔵寺駅を過ぎると完全に濃尾平野内の名古屋都市圏に差し掛かる。次の神領駅には車両基地(神領車両区)があり、春日井駅を過ぎたあたりから、次第に都会の喧噪に引き戻される。なお高蔵寺駅 - 勝川駅間は、瀬戸市と稲沢市を結ぶ瀬戸線(一部は現在の愛知環状鉄道線と東海交通事業城北線として開業)が並走する計画だったため、線路の脇に線増できるよう土地が確保してあったが、現在は大半が民間に払い下げられ住宅が建ち並んでいる。庄内川と矢田川を越え、日本唯一のガイドウェイバスの起点がある大曽根駅を過ぎる。なお当駅を経由しナゴヤドームへ向かう人も多いため、ここから名古屋駅までの区間は野球の試合などのイベントにかかる時間帯は非常に混雑する。また大曽根駅 - 名古屋駅間の各駅で名古屋市営地下鉄の各線と接続するため相互間の利用も終日にわたって多い。そのため、快速以下は全て各駅に停車する。金山駅で東海道本線と合流、そのまま名鉄名古屋本線を挟んで並走しながら程なくして両者の下をくぐり、南西から来る関西本線と合流すると、当線の終点である名古屋駅に到着する。
定光寺駅
勝川駅から名古屋駅方面(画像手前の駅は東海交通事業城北線の勝川駅であり、中央本線の勝川駅は左側の画像外に位置している。)
大月から先は元スイッチバック駅が多数存在し、現在の各駅はホームが急勾配上に設けられている。なお旅客用ではないが初狩駅では道床に敷くバラストを運ぶ工事用臨時列車用のスイッチバックが今も現役である。
笹子峠を笹子トンネルで越えて甲斐大和駅を過ぎ、新大日影トンネルを抜けるとようやく山が開け、甲府盆地を見晴らして下り勾配で滑り込む。この勾配を緩和するため、路線は塩山駅へと大きく迂回している。甲斐大和駅 - 勝沼ぶどう郷駅間の下り線は1997年(平成9年)2月に新しいトンネルを経由する新線へ切り替えられた。
沿線は山が多く、車窓からは甲斐駒ヶ岳や八ヶ岳などが見え、甲斐大和駅付近からは南アルプスも見える。甲府盆地は桃の栽培が盛んで、春には線路の両側がピンク色の花に包まれ、文字どおり「桃源郷」の雰囲気を味わえる。またブドウの栽培も盛んで、線路沿いにブドウ棚を見ることもでき、富士山も海側に見える。
酒折駅の先、身延線の善光寺駅の甲府駅寄りから同線が当線と並走する。中央本線の列車・善光寺駅ともに他方を望める。身延線の金手駅の横を通り、甲府駅に到着。特急「かいじ」は一部を除いてここが終着である。
本路線は東京駅から神田、御茶ノ水、飯田橋、市ヶ谷、信濃町、代々木などをS字を描くように西へ進んで山手線の内側を横断し、新宿へと結ぶ。
新宿からは甲州街道の北方を一直線状に西へ走行して多摩地域(武蔵野)へ進み、中野、高円寺、吉祥寺、三鷹、小金井、国分寺などを貫いて立川へと伸びる。立川からは南西へ折れ、八王子へ進む。
八王子から西側ではおおむね甲州街道に沿って山梨県へ入り、上野原、大月、山梨市などを通って甲府へ至る。甲府からは北西方向へ転じ、韮崎や北杜を通って長野県の南信地域へ入る。
長野県の茅野を抜けて諏訪湖の東岸から北岸を周り、下諏訪から西側ではほぼ中山道に沿って走る。中信地域の塩尻が中央東線と中央西線の分岐点であり(詳細は「東線と西線」の節を参照)、塩尻からは南西方向へ転じる。木曽山脈の谷間を縦断し、岐阜県の東濃地域へ入る。
岐阜県の中津川や恵那を経由し、釜戸駅から西側ではほぼ下街道(善光寺道)に沿って走行する。多治見や春日井を通って愛知県へ入り、名古屋まで至る。