常磐線
この区間は南相馬市内の一部が緊急時避難準備区域となったが、原ノ町駅 - 鹿島駅間で浸水などが発生した程度と前後の区間と比較し被害が比較的少なかった。
原ノ町駅では、2011年(平成23年)8月現在で651系K202編成・415系K534編成・E721系P-9+P-27編成・701系F2-510編成(原ノ町 - 磐城太田間で停止したものを移送)が閉じ込められていた。このうちE721系と701系は後に陸送で搬出されており、651系と415系はしばらく留置されたのち2016年(平成28年)3月に撤去・陸送作業が行われ同月中に廃車されている。
代行輸送は区域指定が解除されていない2011年(平成23年)5月23日から相馬駅 - 亘理駅間のバスを延長する形で開始され、同年9月30日の緊急時避難準備区域解除を経て、12月21日に運行を再開した。運行再開の時点では徐行運転とし、2012年(平成24年)1月10日からは本来の速度で運転している。この運転再開時には前後の区間から孤立しており、原ノ町 - 相馬間で取り残された車両(前述)では運用が困難であったため、701系3編成6両を書類上勝田車両センターへ転属の上、2011年(平成23年)12月13日から15日にかけ陸送で搬入、原ノ町運輸区に常駐させて使用していた。
なお、2016年(平成28年)12月10日の相馬 - 亘理間の再開後は震災前と同様、仙台方面への直通が実施されている(次節も参照)。
相馬駅 - 小高駅間で運行される701系(2014年5月4日、鹿島駅にて)
原ノ町駅構内に留置されていた651系(K202編成 2012年10月24日)
常磐緩行線は東京メトロ千代田線と相互直通運転をしているが、運賃計算の境界駅は町屋駅方面が北千住駅、北綾瀬駅方面が綾瀬駅となっている。ただし、JRでは、常磐線の北千住 - 綾瀬間相互発着となる乗車券は発売しない。
以下の区間には通過連絡運輸の設定がある。いずれも発券範囲に限りがある。普通連絡乗車券の場合、前者は駅自動券売機でのみの取り扱い、後者はみどりの窓口など有人窓口でのみの取り扱いとなる。
常磐線取手 - 亀有→千代田線北千住 - 西日暮里→山手線内・大宮・三鷹・関内方面 「常磐緩行線#運賃計算の特例」を参照。
常磐線(水郡線)→鹿島臨海鉄道大洗鹿島線水戸 - 鹿島サッカースタジアム→鹿島線方面
12月4日:緩行線で209系1000番台運用開始。
2001年(平成13年)11月18日:当時の東京近郊区間に当たる日暮里 - 勝田間で、ICカード「Suica」サービス開始。
2002年(平成14年) 2月1日:いわき - 原ノ町間の一部列車でワンマン化。 3月3日:快速電車でE231系運用開始。
2003年(平成15年)10月26日:当時の仙台都市圏エリアに当たる山下 - 岩沼間で、ICカード「Suica」サービス開始。
2004年(平成16年) 2月14日:東京圏輸送管理システム(ATOS)導入(上野 - 羽鳥間、緩行線は亀有 - 取手)。 3月13日:川尻駅を十王駅に改称。三河島駅と南千住駅に普通列車が終日停車するようになる。 10月16日:普通列車は取手以南に限って快速と呼称される。勝田 - 日立間が東京近郊区間に組み込まれ、同時にICカード「Suica」サービス開始。
2005年(平成17年)7月9日:本路線単独のダイヤ改正を実施。E531系導入開始。上野 - 土浦間において特別快速運転開始。下り通勤快速廃止。上りの通勤快速も1本が普通列車(取手 - 上野間快速)になる。前日をもって2階建て普通車クハ415-1901運行終了。
2006年(平成18年)3月17日:この日限りで上り通勤快速廃止、103系定期運用終了。
2007年(平成19年) 1月6日:E531系のグリーン車先行導入。この日から3月17日までは普通車扱いでグリーン券なしで乗車可能であった。 3月17日:E721系導入開始。運用は原ノ町 - 仙台。この日をもって415系列の鋼製車は定期運用を終了。
2017年(平成29年) 2月1日:竜田 - 原ノ町間の代行バスが浪江(浪江町役場前)に停車開始。 2月16日:竜田 - 原ノ町間の代行バスが富岡(東京電力ホールディングス旧エネルギー館前)に停車開始。 3月7日:復旧工事が完了した浪江 - 小高間の試運転を開始。 4月1日:浪江 - 小高間が復旧。代行バスの運転系統を再編し、富岡・浪江の代行バス停車位置を各駅前広場へ変更。磐越西線郡山富田駅開業に合わせ、内陸移設に伴う改キロによる運賃の変更実施。 10月14日:上野東京ライン直通列車を増発し、中距離列車と特急の乗り入れをほぼ終日に拡大。品川 - 土浦間を走る中距離列車をすべて15両編成化。 10月21日:竜田 - 富岡間が復旧。富岡駅を岩沼方に100m移転(改キロなし)。 12月1日:土浦 - 富岡間のE531系の扉脇のボタンによるドア開閉を通年実施。 12月9日:相馬 - 浜吉田間の運転再開1周年を記念し、原ノ町 - 仙台間で「POKÉMON with YOU トレイン」が運行される。
2018年(平成30年)10月13日:209系1000番台が、団体運用を最後に、常磐緩行線での営業運転を終える。
2019年(平成31年・令和元年) 3月2日:「つくば霞ヶ浦りんりんロード」を活用して土浦駅を中心とする地方創生の取組みを推進するため、輪行袋を使用する利用者向けのおすすめ列車及び号車を、上野 - 土浦間で上野を7時台と8時台発の下り列車3本の1-3号車に設定。以後、毎週土休日に設定する。上り列車に設定はない。 4月20日:Jヴィレッジの全面再開に合わせて、広野 - 木戸間にJヴィレッジ駅が開業。 6月1日:富岡 - 浪江において架線への送電が開始。
701系1000番台(2018年4月13日 原ノ町駅)
仙台車両センター所属。原ノ町駅 - 仙台駅間で運用されている。東日本大震災前は、いわき駅 - 仙台駅間で運用されていた。
当初は山形新幹線の新庄駅への延長により余剰となった秋田地区から転属した100番台がいわき - 原ノ町間のワンマン運転用に投入されたが、現在では1000・1500番台が共通で使われている。原ノ町駅以北ではE721系とも併結する。
このほか、2011年12月の原ノ町駅 - 相馬駅間の復旧時には、孤立区間かつ水戸支社管轄であったため701系1000番台3編成を勝田車両センター所属とし運用していた(現在は全て仙台車両センターに帰属。詳細は「東日本大震災の影響」節を参照)。
全線復旧後は原ノ町駅での普通列車の系統分離に伴い、原ノ町駅以南から撤退した。