奈良線
しかし、1995年に発生した阪神・淡路大震災によりJR西日本も大きな被害を受け、また株式上場を控えており奈良線の輸送改善について心配されていたが、JR西日本は京都府の要望通り段階的に整備を行うと回答し、整備計画は全区間の複線化を将来の目標としながらも次の4期に分けて工事を進めることになり、2001年の完成を目指して1998年1月に着工を開始した。工事費は162.6億円で、JR西日本と沿線自治体で折半した。
第1期整備工事:京都駅 - 京都教育大学駅(仮称、現JR藤森駅)間および、宇治駅 - 新田駅間の複線化
第2期整備工事:京都駅 - 木津駅間の閉塞方式を、自動閉塞式(特殊)から自動閉塞式への改良
第3期整備工事:宇治駅の2面4線化及び、宇治駅 - 新田駅間の新駅設置 (現JR小倉駅)
第4期整備工事:行き違い設備の一線スルー化や山城多賀駅の行き違い設備の新設など、駅整備改良工事
これに先立って、長年地元から要望があった稲荷駅 - 桃山駅間に新駅設置工事が行われ、1997年3月にJR藤森駅が開業した。一連の輸送改善は当初の計画通りに進み、2001年3月3日のダイヤ改正により221系を投入して快速が増発されることになり、所要時間が大きく短縮されることになった。
路線記号は D 。
全線にわたって近畿日本鉄道(近鉄)の京都線と競合しているが、全線複線の近鉄の方が運転本数が多く、JRの奈良駅の位置が近鉄奈良駅に比べて奈良市の中心部からやや離れているため、近鉄京都線が優位な状況となっている。JR西日本はかつて全線単線であった当路線の一部区間を複線化し、快速列車の増発やスピードアップを行うことで近鉄に対抗している。ただ、外国人観光客に関しては、ジャパンレールパスが近鉄では利用できないため、JRを使うケースも多い。 また、京都駅 - 宇治駅間は京阪本線・宇治線の東福寺駅 - 中書島駅 - 宇治駅間とも並行している。
全線が大都市近郊区間の「大阪近郊区間」およびIC乗車カード「ICOCA」エリアに含まれている。なお長池駅 - 上狛駅間では無人駅も混在するため簡易型自動改札機が設置されている。電車特定区間とはなっておらず幹線運賃が適用されるが、特定運賃が京都駅 - 城陽駅・奈良駅間などに設定されている。
全区間で各駅に停車し、基本的に京都駅 - 城陽駅・奈良駅間で運転されている。日中時間帯は1時間に4本(城陽駅 - 奈良駅間は2本)が運転されている。朝夕ラッシュ時には、京都駅 - 宇治駅間の列車も運転されている。過去には桜井線との直通列車もあり、1992年頃には土曜・休日を中心に桜井線への直通列車が定期快速を延長する形で天理駅まで1時間に1本運転されていたが、1994年9月4日のダイヤ改正で奈良線と桜井線は系統分割された。
車両は基本的に205系の4両編成・221系の4両または6両編成で運転される。2011年3月12日のダイヤ改正で平日の221系による運用が大幅に増えた。103系の廃車進行に伴い行われた2016年10月の運用変更で、平日・土休日とも全体の約3分の1が221系で運用されている。
基本的に京都駅 - 奈良駅間直通列車が宇治駅でみやこ路快速もしくは快速の接続待ちを行い、京都駅 - 城陽駅間の区間列車が全区間先着するダイヤになっているが、朝晩には京都駅 - 奈良駅間直通列車でも全区間先着する列車がある。また城陽始発の上り1本は宇治駅で後発の区間快速の接続待ちを行う。