京葉線
日中時間帯は1時間に2本(土曜・休日は4本)運行されている。種別カラーは緑。各駅停車との接続は東京行きの上りは海浜幕張駅で日中に、下りは平日朝夕の一部と土休日のほぼ終日の時間帯に新浦安駅で行っている。また、南船橋駅発着の武蔵野線直通と接続する。途中駅での特急列車の通過待ちまたは時間調整をする列車が多く、最速の各駅停車よりも所要時間がかかる列車もある。また一部下り列車は海浜幕張駅で通勤快速の通過待ちをする。
2010年12月4日のダイヤ改正から、日中の1時間1本が外房線上総一ノ宮駅発着で直通運転を行っており、これらの列車は外房線内は各駅に停車し、また蘇我駅では内房線方面の列車との同一ホーム接続が図られている。蘇我行き・内房線君津行き・東金線成東行きの列車、日中の外房線上総一ノ宮行きの列車は海浜幕張駅から終点まで各駅に停車するが、案内は全区間で「快速」となる。
1967年(昭和42年)2月:塩浜操車場(現・川崎貨物駅) - 品川埠頭(仮称)間認可。
1971年(昭和46年)6月:西船橋駅 - 蘇我駅間認可。
1973年(昭和48年)10月:東海道貨物線 塩浜操車場 - 東京貨物ターミナル駅間開業。
1974年(昭和49年)3月:東京貨物ターミナル駅 - 西船橋駅間認可。
1975年(昭和50年)5月10日:蘇我駅 - 千葉貨物ターミナル駅間が貨物線として開業。このうち蘇我駅 - 都川信号場間は川崎製鉄(現在のJFEスチール)専用線を借用。千葉貨物ターミナル駅が開業。
1978年(昭和53年)9月:西船橋駅 - 蘇我駅間旅客化認可。
1980年(昭和55年)11月25日:千葉県知事の川上紀一が、運輸大臣の塩川正十郎に対し、新東京国際空港(現・成田国際空港)への航空燃料の貨車による輸送(暫定輸送)の期間延長を了承するとともに、これに対する見返りとして千葉県側が京葉線の旅客線化・東京駅乗り入れの早期実現を要求。(→成田空港問題)
1983年(昭和58年)7月:東京貨物ターミナル駅 - 西船橋駅間旅客化認可及び東京駅-新木場駅間(都心線)の追加認可。
1986年(昭和61年) 1月21日:蘇我駅 - 都川信号場間の現行線供用開始。都川信号場が廃止。川崎製鉄専用線の借用運転解消。 3月3日:第1期線の西船橋駅 - 千葉貨物ターミナル駅間が旅客線として開業。起点が西船橋駅に変更。西船橋駅 - 千葉港駅間で旅客営業を開始。南船橋駅・新習志野駅・海浜幕張駅・検見川浜駅・稲毛海岸駅・千葉港駅(現・千葉みなと駅)が開業。
前述の通り、沿線に東京ディズニーリゾートなどの観光施設を抱えていることから、最寄り駅の舞浜駅などに停車する東京駅発着の臨時列車が土曜・休日やゴールデンウィーク・夏休み・冬休みを中心に設定されることがある。
常磐線日立方面からの「舞浜・東京ベイエリア号」や、東京駅 - 仙台駅間(武蔵野線・東北本線経由)で583系を使用した臨時夜行快速列車「ムーンライト仙台」・「ムーンライト東京」が運転されていた。
「舞浜・東京ベイエリア号」は以前は「わくわく舞浜・東京号」・「ワンダーランド号」・「イクスピアリ号」として運行されていた。
このほか、幕張メッセで行われる大規模イベントに合わせて、団体貸切などを含む海浜幕張発着の臨時列車が運行されたこともある。
東京駅延伸開業前の1990年3月9日までの京葉線は各駅停車のみの運転であったが、1988年12月の新木場駅までの暫定開業時に武蔵野線直通電車(当初6両、1991年12月より順次8両化・列車番号末尾はE、蘇我方面行はY)は葛西臨海公園駅を通過するダイヤが組まれた。
1990年3月10日の東京駅延伸開業と全線開通により、臨海副都心や葛西臨海公園、東京ディズニーリゾート、幕張新都心など再開発地域・観光施設を沿線に抱えることから快速電車の本数が比較的多いダイヤを組み、平日・土曜は葛西臨海公園駅を通過、休日は八丁堀駅・新木場駅を通過とし、休日の快速は「マリンドリーム」、武蔵野線直通電車は「むさしのドリーム」という愛称で運行されていた。当初、快速「マリンドリーム」と快速「むさしのドリーム」は新木場駅を通過していた一方、葛西臨海公園駅には終日停車していた。また京葉快速は当初は海浜幕張駅と千葉港駅(現:千葉みなと駅)は終日通過であった。
2002年12月1日に、開業以来初となる白紙ダイヤ改正が行われた。
京葉線内運行列車は東京駅・新習志野駅・海浜幕張駅・蘇我駅発着で運行されており、日中時間帯は1時間に6本(土曜・休日は8本)運行されている。ただし、海浜幕張駅 - 蘇我駅間では運行間隔が広がる。他路線との直通運転は、以下の通り行われている。
武蔵野線 日中時間帯は平日ダイヤ・土曜・休日ダイヤとも1時間に6本運行されており、この時間帯は西船橋駅から東京駅および南船橋駅まで乗り入れている。また、朝夕の時間帯には海浜幕張駅発着(2010年12月4日から運行を開始した大宮駅 - 海浜幕張駅間の「しもうさ号」を含む)の列車も運転されているほか、出入庫を伴う列車は新習志野駅発着もある。
内房線 直通区間は君津駅まで(朝の上り通勤快速1本のみ上総湊発)で、平日の通勤快速(土曜・休日は快速)が下り1本・上り1本、快速が下り4本・上り1本、各駅停車が上り3本の計10本、乗り入れている。なお内房線内は全ての列車が各駅に停車する。
外房線 直通区間は上総一ノ宮駅まで(1往復のみ勝浦駅発着)で、外房線経由で東金線の成東駅まで乗り入れている(一部列車は誉田駅折り返し)。平日の通勤快速(土曜・休日は快速)が下り1本・上り1本、快速が下り11本・上り7本、各駅停車が上り5本の計25本(土曜・休日は22本)、乗り入れている。なお日中時間帯の直通は、京葉線内のみ快速運転で外房線内は各駅停車で運行されている。
歴史節で前述の通り、千葉県内の京葉線の高架橋の脇に、同県企業庁がJRに売却する予定で確保してきた複々線化用の敷地が、2006年度以降は複々線用地として確保する必要がなくなったとして、一部が既に売却されている。
しかし、2015年2月に当時の森田健作千葉県知事はJR東日本の冨田哲郎社長との会談のなかで、りんかい線とJR京葉線の直通運転構想について「さまざまな観点から検討している」との回答を得たことを明らかにした。このことに対して森田知事は「複々線化も有力な手段の1つであり、関係者が検討する際には協力していきたい」と述べている。
2014年度(平成26年度)からは千葉県が中心となり「JR京葉線・東京臨海高速鉄道りんかい線の相互直通運転促進に関する協議会」を開催し、りんかい線との相互直通運転、京葉線の機能強化について調査・研究、鉄道事業者との協議を継続している。
現職の熊谷俊人千葉県知事も「湘南新宿ライン・上野東京ラインによって神奈川・埼玉と比べ、首都圏へのアクセスに後れを取っている現状を直視する必要がある。りんかい線との相互直通運転・京葉線の複々線化や、北総鉄道・東葉高速鉄道の高運賃問題、県民が使いやすいダイヤ等の課題解決に向けてJR等の交通事業者と積極的に協議し、千葉県の公共交通の利便性向上に取り組む」とし、京葉線の機能強化に積極的な姿勢を打ち出している。
また、羽田空港アクセス線が具体化するにしたがって、その臨海部ルートの列車を京葉線に入れるにあたり、複々線が必要ではないかとの意見も鉄道ジャーナリストらによって見受けられる。
2010年7月1日より運用が開始された現在の主力車両である。投入初期は10連貫通編成のみであったが、増備途中で6両+4両分割編成が製作され2011年3月7日より分割運用にも投入された。なお、E233系投入により、201系と205系の一部は廃車となり、209系500番台の一部は武蔵野線に転用された。