上野東京ライン
アプローチ部の勾配:アプローチ部の勾配は東京方および上野方とも法令(鉄道に関する技術上の基準を定める省令の解釈基準〈国土交通省鉄道局長通知 平成14年3月8日国鉄技第157号〉)に定められている基準の35‰を下回る34‰となっている。これは東京方では神田 - 東京間で交差する首都高速都心環状線の高架橋を、上野方では秋葉原駅で交差する総武線の高架橋を勾配開始のコントロールポイントとし、神田駅上で新幹線の建築限界の確保のためにここを勾配終了のコントロールポイントとしたためである。なお、35‰という勾配は「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」に統合される前の普通鉄道構造規則にある通り「機関車列車線路以外のすべての列車」かつ「500トン未満のけん引重量を機関車によりけん引する列車」が登ることが出来る勾配として定められたものであり、重量が規則を超える貨物列車を除く全ての列車が走行可能なものである。しかしながらJR東日本では、1ユニットが故障した場合にそれをカットした編成でも登坂起動が可能であり、かつ勾配上で故障により無動力となった車両を推進して登坂することが可能な車両のみで運行することを本路線の運用の内規としている。このため、この区間での客車列車及び貨物列車の走行は、通常では行われない。
設定されている定期列車の運行本数(2023年3月18日現在)は以下の通りである。
直流一般形電車。取手・成田 - 上野・品川間運転の快速に使用。
これにより折り返し線に余裕が生じる見込みとなったことから、常磐線列車は当初予定していた東京駅折り返しから品川駅折り返しに延長し、また昼間の特急列車と中距離列車のみが上野東京ラインに乗り入れる予定だったのを終日乗り入れにそれぞれ計画を変更し、さらに当初の運行計画には盛り込まれていなかった快速電車(取手駅以南および成田線我孫子支線経由で成田駅折り返し)の乗り入れを運行計画に追加した。
前述の通り、2014年10月30日に直通運転の概要が、同年12月19日には開業時の運転形態が発表された。常磐線は朝通勤ラッシュピーク時間帯(東京駅基準8時台)以降の一部列車が品川駅までの直通運転を行う。朝ラッシュ時間帯(東京駅8時 - 9時)は快速電車のみ5本が品川行きとなる(これは同時間帯に5本ずつ東海道線に直通する宇都宮線・高崎線と同数)。品川発の折り返し電車は運転しない。それ以降は、日中は特急列車全列車、特別快速全列車と普通列車の一部列車、夕・夜間は特急列車は「ひたち」と一部の下り「ときわ」、快速電車の一部が品川駅まで直通となり、全時間帯・全列車品川駅以南には直通しない。宇都宮・高崎線の多くの列車が湘南新宿ライン、上野東京ラインの2ルートで横浜・湘南方面へ直通するのに対し常磐線からの直通が少なく、品川止まりのため、沿線住民や自治体から横浜・湘南方面への直通列車設定の要望が大きい(これを実現させるため茨城県などが「常磐線東京駅・横浜駅乗り入れ推進協議会」を結成し協議が行われている)。