奈良線
また、2004年の近畿交通審議会答申第8号で「輸送力の強化等によるサービス向上に資する事業」として、未だに単線区間が残るJR藤森駅 - 宇治駅間と新田駅 - 木津駅間の複線化が盛り込まれている。JR西日本と京都府は、山陰本線(嵯峨野線)京都駅 - 園部駅間が全線複線化が2010年3月に完成したことから、奈良線複線化の協議開始で合意し、2010年4月以降にJR西日本や沿線市町と費用負担や整備方法をめぐる協議を始める予定と同年1月に報じられた。京都府は2010年6月の京都府議会において、整備計画策定費1000万円を補正予算に計上した。
ただし、自治体の財政状況やJR西日本の経営状態から、全線複線化ではなく限定的になる可能性が高く、2011年に着手したとしても、山陰本線と同様の工期と想定した場合、複線化工事が完了するのは早くても2018年になる見通しと報じられた。
2012年1月25日、京都府はJR藤森駅 - 宇治駅間 (9.9km)、新田駅 - 城陽駅間 (2.1km)、山城多賀駅 - 玉水駅間 (2.0km) の複線化に向け、測量などの調査を新年度から行うことを発表した。この複線化にあわせて、京都駅・棚倉駅の改良工事も予定されている。なお複線化が行われる場合、宇治駅 - 黄檗駅間には新駅が設置される可能性にも言及されている。
2012年6月26日の京都府議会の定例会で知事(当時)の山田啓二は、JR奈良線の複線化について2013年度に着手することを表明した。工期は10年程度とされている。
2013年6月14日、京都府および関係市町とJR西日本は、複線化第二期事業について合意したと発表し、同年8月13日に基本協定書が締結されている。
沿線にある京都市の伏見稲荷大社、宇治市の平等院などへの観光や、城陽市など京都府南部地域からの通勤・通学路線としての性格が強くなっている。しかし桃山駅 - 新田駅間は東側に大きく迂回する線形であり(これは奈良鉄道敷設当時、この一帯にあった巨椋池の周囲を迂回したためである)、また城陽以南は町の中心部から外れた場所を走っており、JR西日本発足後に一部区間の複線化や快速の増発などの輸送改善が図られているものの、並行する近鉄京都線とは京奈間・地域輸送ともにまだ格差がある。