中央・総武緩行線
正式路線上の上り・下りについては、中央本線側は、起点駅が神田駅で、そこから三鷹駅方面が下りとなるため、御茶ノ水駅から三鷹駅方面が下りで、その逆が上りとなる。総武本線側は1972年(昭和47年)7月15日に総武本線の起点駅が御茶ノ水駅から東京駅に変更となったため、錦糸町駅 - 御茶ノ水駅間は錦糸町駅を起点とする支線扱いとなった。これに伴い錦糸町駅 - 御茶ノ水駅間は錦糸町駅から御茶ノ水駅方面が下り、その逆が上りとなる。また、錦糸町駅 - 千葉駅間は錦糸町駅から千葉駅方面が下り、その逆が上りとなる。よって、正式路線上の上り・下りは錦糸町駅の東西で逆となる。
このため、本系統の方向を表記する際には、「東行」「西行」という表現で区別、その区間表記は以下の通りとなる。
「東行」(ひがしゆき):中央本線から総武本線(三鷹駅から千葉駅方面)へ向かう電車(区間表記は、三鷹駅→中野駅→御茶ノ水駅→錦糸町駅→津田沼駅→千葉駅の順)
「西行」(にしゆき):総武本線から中央本線(千葉駅から三鷹駅方面)へ向かう電車(区間表記は、千葉駅→津田沼駅→錦糸町駅→御茶ノ水駅→中野駅→三鷹駅の順)
なお、「東行」および「西行」は、総武本線内および中央本線内完結する電車でも同様に区別されている(詳細は後述)が、後述の東京メトロ東西線直通電車については、西船橋駅 - 中野駅間が同線経由のため、その表記で区別されていない。
すべて電車で、現在使用している車両はすべて片側4扉の10両編成である。
この線路を用いて千葉方面と新宿・八王子・甲府方面を直通する優等列車も存在する。
東京都心では東京メトロ銀座線と副都心線を除くすべての地下鉄路線(11路線)と直接乗り換え(連絡運輸の取り扱いが前提)ができ、これは半蔵門線・副都心線と直接の乗り換えができない京浜東北線と並び、すべての地下鉄路線(13路線)と乗り換えできる系統路線としての山手線に次ぎJRの系統路線では2番目に多い。また、地下鉄を介し、直通先の多くの私鉄主要路線へも向かうことができるほか、地下鉄路線との直通運転のない新京成線・東武野田線 (東武アーバンパークライン)・つくばエクスプレス・西武新宿線・京王井の頭線など、東西に亘って非常に多数の路線とも乗り換えが可能である。
千葉駅 - 三鷹駅の全区間が電車特定区間内であり、さらに秋葉原駅 - 新宿駅間は東京山手線内区間であり、区間外よりも安い運賃体系となっている。
建設中の東京スカイツリーをバックに両国駅 - 浅草橋駅間の隅田川橋梁を渡る
秋葉原の電気街をバックに神田川を渡る
中央本線の複々線区間(飯田橋駅 - 市ケ谷駅間)左側2線が緩行線、右側2線が快速電車が走る急行線
新宿大ガードを渡る
2019年度の最混雑区間(錦糸町 → 両国間)の混雑率は194 %である。
総武本線区間における混雑率は、1963年度で315 %(最混雑列車で365 %)、1968年度で307 %を記録するなど極めて深刻なものであった。1969年に当路線のバイパス路線として営団地下鉄東西線(現:東京メトロ東西線)が全線開業し、1972年に総武快速線が一部開業した後は230 %を下回った。その後も輸送人員の増加は止まらず、1977年度以降は再度混雑率が240 %を越え、1980年代は260 %を越えることが度々あった。1992年度をピークに輸送人員が減少傾向に転じ、広幅車両を導入した直後の2000年度に混雑率が220 %を下回った。その後も輸送人員の減少により混雑は徐々に緩和され、2013年度に混雑率が200 %を下回った。2014年度以降は、最混雑区間の混雑率はバイパスである東西線を下回っている。なお、東西線の他にも、市川 - 千葉間では京成本線と京成千葉線が、本八幡以西では都営新宿線が競合しているが、当路線や東西線に旅客が集中する傾向にある。
2019年度時点でも総武本線区間のラッシュ時は激しい混雑に見舞われる状態であり、混雑率は全国の鉄道路線でも東京メトロ東西線、横須賀線に次いで高いものの、混雑率は年々減少傾向である。
その一方で、中央線区間においては快速電車に利用が集中する傾向にあり、混雑率が低い。国土交通省の調査による2010年度の最混雑区間のピーク時混雑率は、中央線快速の194 %に対し中央線各駅停車は90 %(代々木駅 → 千駄ケ谷駅間)となっており、首都圏の通勤路線の中ではラッシュ時の乗車率が唯一100 %未満である。
東京の都心部を東西に貫き、東は東京のベッドタウンとなっている千葉県西部の各都市を経由して県庁所在地の千葉市まで、西は東京都多摩地域東部の三鷹市まで伸びる通勤・通学路線である。走行する電車の車体や旅客案内などに用いられるラインカラーは黄色(■、国鉄黄1号)であり、このことから東京近郊では「黄色の電車」「黄色い電車」とも表現される。
総武本線複々線区間における緩行線区間(千葉駅 - 錦糸町駅間)、錦糸町駅 - 御茶ノ水駅間の総武本線(支線)の複線区間、および中央本線複々線区間における緩行線区間(御茶ノ水駅 - 三鷹駅間)からなる。 なお、中央本線区間のうち代々木駅 - 新宿駅間は、正式には山手線である。また、複々線区間では総武快速線と中央急行線(中央線快速電車などが走行する線路)がそれぞれ並行する。御茶ノ水駅付近が方向別複々線となっているほかは線路別複々線となっており、接続などは考慮されずそれぞれ独立した運行形態となっている。また、東京地下鉄(東京メトロ)東西線と相互直通運転しており、東西線の車両が中野駅 - 三鷹駅間および津田沼駅 - 西船橋駅間に乗り入れている。
錦糸町駅 - 御茶ノ水駅間は独立した路線(総武本線支線)となっており、総武快速線と中央急行線を繋ぐ短絡線的役割を、乗客の利用実態、列車の運用ともに果たしている。
日本国有鉄道 → 東日本旅客鉄道 301系:1966年 - 2003年 103系1000番台・1200番台:1971年 - 2003年
帝都高速度交通営団→東京地下鉄 5000系:1966年 - 2007年 8000系:1987年 - 1989年 本来は半蔵門線用の車両で、製造時期を前倒ししたうえで05系が導入されるまでの間暫定的に東西線で使用された。紫色の帯のまま、「東西線」と書かれた青地のステッカーをドア上部に貼っていた。運用終了後は半蔵門線に転属した。
301系