宇都宮線
東海道線から直通してきた(一部東京駅始発あり)上野東京ラインの宇都宮線列車(および高崎線・常磐線列車)は、東京駅を発車すると、しばらく東北新幹線や山手線・京浜東北線と並走した後、東京駅の他のホームより高い1・2番線から下ってきた中央線快速電車と並走し始め、すぐに首都高速都心環状線の高架下を5複線でくぐる。すると逆にこちらが上り坂となり、神田駅付近で新幹線上の高さ約20メートルの多重高架区間を走る。昔の旧東北本線列車線は現在の新幹線の位置を走っていたが、神田駅付近を新幹線が通るスペースが確保できなかったために、東北本線列車線がいったん撤去された経緯がある。30年以上経った2015年(平成27年)3月14日に、山手線・京浜東北線 東京駅 - 上野駅間の混雑を緩和するために新幹線上に建設された東北本線列車線の高架(東北縦貫線)が供用を開始し、上野東京ラインとしてそれまで上野駅止まりだった宇都宮線(および高崎線・常磐線)の一部列車が走るようになった。神田駅の上空を通過すると、すぐに下り坂となる。神田駅からの下り坂のうち、秋葉原駅直前の部分は、神田川橋梁(山手線・京浜東北線と合わせて一本の橋)と都道のガード部分で、ここから上野駅までは旧東北本線列車線の高架を再活用している。従来は地面と平行だったが、神田駅方面のアプローチ部として急坂にする必要があったため、橋梁部の上には新しい高架を載せ、ガード部はいったんジャッキアップして東京方と上野方で高さを変えた橋脚に造り替えて角度が付けられた。秋葉原駅の横を通過する途中で再び地面と平行になり、山手線・京浜東北線と同じ高さとなる。新幹線は下って地下へと進む。山手線・京浜東北線と同じ高さとなった直後に中央・総武各駅停車の高架をくぐる。
箒川を渡るとまもなく国道4号が宇都宮線をまたいで大田原市内唯一の駅である野崎駅に着く。この北部には野崎工業団地が立地し、当線はその南端部を北上していく。
野崎駅を出ると、まもなく那須疏水第4分水を渡り、すぐに東側から東北新幹線の高架が迫ってこれと併走する。那須疏水鍛冶屋堀を渡って直線区間をしばらく行くと西那須野駅に着く。西那須野駅の下には那須疏水第3分水が流れる。この付近から那須塩原駅、黒磯駅にかけては、那須の茶臼岳、朝日岳、三本槍岳を望みながら走る。西那須野駅は、栃木県内有数の温泉郷である塩原温泉郷、そして米および生乳の県内第一の生産地である那須塩原市の玄関駅である。同駅は当初那須駅として開業し、東北本線が電化されその座を黒磯駅に譲るまでは那須地区を代表する駅であり、開業当初から優等列車の停車駅であった。駅周辺は那須野が原の開拓社の一つ肇耕社の開墾地であり、肇耕社の開設者の一人で、その後栃木県令となって塩原に公道を開設した三島通庸にちなむ旧三島村の地内であった。三島村はその後西那須野町を経て現在は那須塩原市に編入され、西那須野駅周辺の三島の地名に那須開墾の歴史がしのばれる。
西那須野駅を出ると、列車は、斜面を下りながら、酪農地帯に入って接骨木用水を渡り、しばらく進んで水無川の蛇尾川を渡る。堤防で区切られた河道には白い巨石が連なり河川であることが分かるが、多雨期をのぞいて河川水は見えない。ブリヂストンの工場の合間を抜けて同じく水無川の熊川を渡ると住宅地に入り那須塩原駅に着く。
ディーゼル機関車 DE10形1000番台、1500番台 - 宇都宮運転所所属機が宇都宮貨物ターミナル駅、大宮駅、田端信号場構内等における貨物入換用機関車として運用されている。関東一円の各駅に常駐配備されているため、宇都宮運転所と常駐各駅間の回送が当線経由で行われている。 DE11形1000番台 - 宇都宮運転所所属機が大宮駅、田端信号場構内等における貨物入換用機関車として運用されている。関東一円の各駅に常駐配備されているため、宇都宮運転所と常駐各駅間の回送が当線経由で行われている。
電気機関車 EF64形1000番台 - 愛知機関区所属機が宇都宮貨物ターミナル駅以南で運用されている。 EF65形1000番台・2000番台 - 新鶴見機関区所属機が宇都宮貨物ターミナル駅以南で運用されているほか、田端運転所所属機が救援用および事業用として宇都宮駅に常駐し運用されており田端運転所と宇都宮駅間の回送が当線経由で行われている。 EF66形0番台・100番台 - 吹田機関区所属機が宇都宮貨物ターミナル駅以南で運用されている。 EF81形0番台 - 田端運転所所属機がイベント用および事業用として運用されている。 EF210形0番台・100番台 - 新鶴見機関区、吹田機関区または岡山機関区所属機が宇都宮貨物ターミナル駅以南で運用されている。 EH500形 - 仙台総合鉄道部所属機が黒磯駅を跨いで運用されている。 EH200形 - 高崎機関区所属機が大宮駅以南で運用されている。
宇都宮駅を境に南側ではグリーン車を組み込んだ10両編成または15両編成の近郊形E231系・E233系電車を中心に、北側では3両編成のE131系電車を中心に運転されている。かつては小金井駅で車両の連結・切り離しを頻繁に行っていたが、2004年10月16日の改正で現在の運行形態に至ってから黒磯駅発着などの一部の列車をのぞいて減少傾向にある。
2022年(令和4年)3月12日の改正現在、当路線を運行する普通列車・快速列車は、両毛線・烏山線直通系統を除いて4ドアの車両に統一されており、小山車両センター・国府津車両センターに所属するE231系・E233系電車(いずれも近郊型)と小山駅・宇都宮駅 - 黒磯駅間用のE131系(小山車両センター所属)で運行されている。快速列車は上野駅 - 小山駅間で快速運転を行い、小山駅 - 宇都宮駅・黒磯駅間は各駅に停車する。このため、所要時間は東京駅 - 宇都宮駅間で1時間35 - 45分程度、大宮駅 - 宇都宮駅間で1時間5 - 10分程度と、快速「ラビット」が小山駅 - 宇都宮駅間でも通過運転していた時代に旧式近郊型電車の115系電車が東京駅 - 宇都宮駅間を1 - 2本、所要時間1時間30 - 35分程度、大宮駅 - 宇都宮駅間を1時間程度で結んでいたのに比較しても延長傾向にある。また、東北新幹線開業前に宇都宮線区間内で利用可能であった昼行特急の「はつかり」・「やまびこ」・「ひばり」・「やまばと」・「つばさ」などの所要時間が、東京駅 - 宇都宮駅間1時間15分程度、大宮駅 - 宇都宮駅間50分であったのに比較すると、最短所要時間は大幅に延長している。
平日ダイヤの夕方以降に運転されていた快速列車である。
JR発足後の1988年3月13日に新設され、快速「スイフト」の愛称で毎日夕方に運行された。1990年3月10日のダイヤ改正で愛称がなくなり列車種別が通勤快速に変更されるが、土休日ダイヤが導入された1994年12月2日までは「スイフト」時代と同じく毎日夕方の運行であった。愛称廃止後も、115系や211系は一部を除いて快速「スイフト」の行先幕が残されていた。
平日は、上野発下り18 - 22時台と宇都宮発上り18 - 20時台に、1時間に1本(1日下り5本、上り3本)運行されている。かつては黒磯発で運行されるものがあったが、2019年3月のダイヤ改正で消滅し、以後はすべて上野駅 - 宇都宮駅間のみ運行となっている。
上りの一部列車は、浦和駅・赤羽駅・尾久駅で上野東京ライン東海道線直通列車に同一ホームで乗り換えられるほか、終点上野駅で上野駅始発の列車に連絡する列車もある。
快速「ラビット」との停車駅の違いは、尾久駅に停車し蓮田駅を通過する点である。設定当初より停車駅は変更されておらず、上野駅 - 宇都宮駅間の所要時間は1時間29 - 39分で、当初(1時間40分前後)より若干短縮されている。
2021年3月13日のダイヤ改正をもって運行を終了し、快速「ラビット」に置き換えられた。
宇都宮と宇都宮都市圏である烏山線沿線を結ぶ宇都宮駅 - 烏山駅間直通列車が2017年3月4日改正時点で、9往復設定されている。烏山線は非電化であるため、蓄電池駆動電車EV-E301系(小山車両センター)で運行される。
開業以来1986年10月31日までは全列車が宇都宮駅を発着駅とし、1950年代には烏山発上野行きが設定され、小山駅 - 上野駅間では快速「おおとね」に併結運転していた ほか、これが解消された後も石橋駅まで乗り入れて石橋駅到着後すぐに折り返して烏山行きとなる運用 や、全便が気動車化された後には宝積寺駅・仁井田駅・大金駅にのみ停車する快速列車が烏山駅 - 宇都宮駅間に設定されたこともあった。1986年11月1日に宇都宮駅 - 黒磯駅間の普通列車の増発・パターンダイヤ化に伴い当時1日1 - 2往復を残して宇都宮駅 - 宝積寺駅間が区間廃止され、烏山線内の運行本数は1時間あたり1本に増便された。1996年3月16日のダイヤ改正で宇都宮駅直通列車は1日5往復にまで回復した。2010年12月4日のダイヤ改正で宇都宮駅直通列車が1日10往復に倍増されたが、烏山線内の列車を含む1日あたりの運行本数は18往復から16往復に減便され、日中約60分間隔の運行が約90分間隔に変更された。2014年3月15日のダイヤ改正で烏山線内列車含め1日14往復運転、うち宇都宮駅発着が9往復となった。
1979年(昭和54年)7月22日および23日には、松本零士の『銀河鉄道999』(スリーナイン)にちなんだミステリートレイン「銀河鉄道999号」が上野駅 - 烏山駅間で運行され話題となった。