奈良線
沿線には東福寺や伏見稲荷大社といった大きな社寺があるため、大晦日深夜から元日午前3時頃かけて、奈良線では京都駅 - 城陽駅間において、普通のみ約30分間隔で臨時列車が増発されている。
かつては元旦にかけて全線で終夜運転が実施されており、1999年度までは京都駅から先、大阪方面とも直通運転を行い、西明石駅 - 大阪駅 - 京都駅 - 木津駅 - 奈良駅間で普通のみ30分間隔で運転されていたこともあった。その後は城陽駅 - 奈良駅間においては普通のみ約60分間隔の運転となり、中には京都発奈良線・大和路線経由JR難波行き(大和路線内は定期列車)が1本設定されたこともあった(2017年度)が、同区間の終夜運転は2017年度をもって取り止めとなった。京都駅 - 城陽駅間においては2018年度も普通のみ約30〜60分間隔で終夜運転を実施したが、2019年度からは午前3時頃で運行を打ち切っており、終夜運転ではなくなっている。
日本の国土交通省は、沿線の京都府南部・奈良県北部・大阪府北東部をまたぐ関西文化学術研究都市(通称学研都市)の整備に関する基本方針の一環として、当路線の長池駅と片町線(学研都市線)の京田辺駅を結ぶ短絡線「片奈連絡線(かたなれんらくせん)」の整備の必要性について検討しており、実際1989年5月に出された、運輸政策審議会答申第10号では、「2005年までに整備すべき路線」として挙げられていたが、2004年10月の近畿地方審議会答申第8号には盛り込まれなかった。
片町線の松井山手駅 - 木津駅の早期複線電化を促す、関係自治体(大阪府・京都府の8市1町)で構成する「片町線複線化促進期成同盟会」も2019年8月の会合でJRに対し、この片奈連絡線の早期実現に向けた陳情を行っている。
京都駅 - 宇治駅間でのみ快速運転を行い、宇治駅 - 奈良駅間では各駅に停車する。朝夕を中心にすべて221系の4両または6両で運転されているが、かつては103系での運用もあった。当初は平日ダイヤのみだったが、2006年3月18日のダイヤ改正から土休日ダイヤにも運転されるようになった。基本的に途中駅で普通を追い抜くことはないが、京都行きの上りは全列車宇治駅で普通電車と接続する。 平日朝の京都行きの上り2本は大和路線・JR難波発で運転され、大和路線内は各駅に停車する。
奈良線の区間快速は大和路線の区間快速との誤乗防止を図るため、ラインカラーが入った種別幕が使用されている。種別幕の「区間快速」の文字色についても大和路線の緑色とは異なり橙色となっている。2008年3月15日から10月17日までの期間は、221系用に新調された種別幕では奈良線区間快速用の表示が用意されておらず、大和路線同様の緑ラインカラー・緑文字の区間快速表示で運行されていた。
奈良鉄道によって京都駅 - 木津駅 - 奈良駅間が開通したが、この区間のうち京都駅 - 桃山駅間は当初現在の近鉄京都線のルートを通っていた。東海道本線の馬場駅(現在の膳所駅) - 京都駅間が東山トンネル経由の現在線に切り替えられた1921年のその日に、京都駅 - 稲荷駅間の旧東海道本線と稲荷駅 - 桃山駅間の新線が奈良線となり、京都駅 - 伏見駅間が廃止、伏見駅 - 桃山駅間が貨物線化された。のちに京都駅 - 丹波橋駅間は近鉄京都線の前身である奈良電気鉄道に払い下げられた。
奈良電気鉄道の路線が1928年に開業した後は、運行頻度や所要時間で劣るため直通需要を大きく奪われる。戦後、1950年代にいち早く旅客列車を気動車化し、また駅の増設が行われるなどしたが、それ以降は特に目立った投資はなされず、1984年になってようやく電化が完成するといったように、完全なローカル線と化していた。国鉄時代は天王寺鉄道管理局が奈良線全線を管轄していた。
本格的な活性化策がとられるようになったのは、国鉄分割民営化に伴いJR西日本の所属路線となってからである。