東北本線
東北本線の沿線には、東京都台東区から埼玉県久喜市にかけての区間及び宮城県仙台市から栗原市にかけての区間を除く、ほぼ全ての区間にわたり国道4号が並行している。なお、東京都台東区から埼玉県川口市にかけては東京都道・埼玉県道58号台東川口線・東京都道306号王子千住夢の島線・国道122号、川口市からさいたま市にかけては埼玉県道35号川口上尾線・国道17号・国道463号・埼玉県道65号さいたま幸手線・埼玉県道164号鴻巣桶川さいたま線、さいたま市から久喜市にかけては埼玉県道3号さいたま栗橋線・国道125号が、また宮城県仙台市から栗原市にかけては国道45号・宮城県道8号仙台松島線・宮城県道35号泉塩釜線・国道346号・宮城県道19号鹿島台高清水線・宮城県道15号古川登米線・宮城県道29号河南築館線・宮城県道1号古川佐沼線・宮城県道36号築館登米線・国道398号・宮城県道・岩手県道183号若柳花泉線・国道342号・岩手県道・宮城県道187号大門有壁線が東北本線と並行している。
東北本線には旅客列車のほか、首都圏と沿線各地や北海道を結ぶJR貨物の貨物列車も多数運行されており、隅田川駅 - 札幌貨物ターミナル駅間は「北の大動脈」とも比喩されている。多くの貨物列車が東海道本線を経て東海道・山陽・九州方面と、IGRいわて銀河鉄道線・青い森鉄道線・海峡線を経て北海道方面と直通している。
電化方式は栃木県の黒磯駅を境に、同駅以南では直流電化 (1500 V)、以北では交流電化 (20 kV・50 Hz) となっており、普通列車は黒磯駅以南では直流電車、黒磯駅 - 白河駅間では交直流電車、新白河駅以北では交流電車がそれぞれ使用されている(使用車両節参照)。黒磯駅を越えて運転される在来線旅客列車は、臨時列車のみで、定期旅客列車は存在しない。
東北本線の線路名称上の起点は1925年以来東京駅であり、同駅は1991年以来東北新幹線の起点ともなっているが、旅客案内上や時刻表などで「東北本線」と呼ばれている中・長距離旅客列車は1960年代以前の一部の東海道線(東海道本線)直通列車を除いて長年にわたり、東京都台東区の上野駅を起点として運行されていた(後節を参照)。また1968年9月30日まで大宮駅 - 赤羽駅間は国電(京浜東北線)と列車が同じ線路を共用していたが、翌10月1日に電車線と列車線に分離が行われ現在の別系統での運転が完成した。東京駅 - 上野駅間の列車線は東北新幹線東京駅延伸による用地確保のため1973年に廃止され、それ以降は電車線を走行する東京近郊の近距離電車(運転系統としての中央線・山手線・京浜東北線)のみとなっていた が、廃止から42年後の2015年より同区間の列車線が再び敷設され上野東京ラインとして東海道線との相互直通運転が再開された。
八戸駅 (643.2) - (貨)八戸貨物駅 - 陸奥市川駅 - 下田駅 - 向山駅 - 三沢駅 (664.2) - 小川原駅 - 上北町駅 - 乙供駅 - 千曳駅 - 野辺地駅 (694.6) - 狩場沢駅 - 清水川駅 - 小湊駅 - 西平内駅 - 浅虫温泉駅 - 野内駅 - 矢田前駅 - 小柳駅 - 東青森駅 - 青森信号場 - 青森駅 (739.2)
仙:特定都区市内制度における「仙台市内」の駅
累計営業キロは東京駅からの距離
停車駅 普通...すべての旅客駅に停車 快速...●:全列車停車、▲:一部の列車が停車、|:全列車通過、∥:ホームを経由しない 仙台空港線直通の快速および、仙石東北ラインの快速列車の詳細は路線記事をそれぞれ参照
↑ 水郡線の路線の終点は安積永盛駅だが、列車はすべて郡山駅へ乗り入れる。
↑ 一部列車は仙台駅まで乗り入れる。
↑ 常磐線の路線の終点は岩沼駅だが、旅客列車はすべて仙台駅まで乗り入れ、一部利府駅まで直通する。
↑ 仙台空港アクセス線の列車はすべて仙台駅発着である。
↑ 昼を除き仙台方面へ乗り入れる。
↑ 気仙沼線の路線の起点は石巻線前谷地駅だが、列車は多くが小牛田駅へ乗り入れている。
2022年度の時点で、JR東日本自社による乗車人員集計 の除外対象となる駅(完全な無人駅。年度途中に無人となった駅を含む)は、高久駅・豊原駅・白坂駅・久田野駅・泉崎駅・日和田駅・五百川駅・杉田駅・貝田駅・越河駅・東白石駅・北白川駅・陸前山王駅・愛宕駅・田尻駅・梅ケ沢駅・新田駅・油島駅・花泉駅・清水原駅・有壁駅である。
次の市区町村も通るが、駅はない。 福島県安達郡大玉村(本宮駅 - 杉田駅間) 宮城県仙台市若林区(長町駅 - 仙台駅間) 宮城県宮城郡利府町(塩釜駅 - 松島駅間) 宮城県栗原市(新田駅 - 石越駅間)
郡山貨物ターミナル - 郡山間に郡山南駅(仮称)設置計画がある。
東北本線の建設計画は、明治初期に東京以北の鉄道敷設を主張する高島嘉右衛門の意を受けた右大臣岩倉具視が、当時イギリス留学中の蜂須賀茂韶および鍋島直大に諮り、1871年(明治5年)に「東京より奥州青森に至る鉄道」と「東京より越後新潟に至る鉄道」の必要性が政府に提言されたことに始まる。翌年にはこれに賛同した徳川慶勝ら華族による鉄道建設運動が始まり、国家予算に頼らない私設鉄道建設の機運高まる1880年(明治14年)、華族のみならず士族、平民にわたる人々の賛同を得て、以下のような全国への鉄道を建設することを目的とする、日本初の私鉄「日本鉄道会社」が設立された。
東京 - 高崎間の鉄道と、この区間から分岐して奥州青森に至る鉄道
高崎より中山道を経て敦賀に至り、東西両京を連絡する鉄道
中山道から分岐し新潟を経て羽州に至る鉄道
九州豊前大里 - 小倉 - 長崎間の鉄道と、この区間から分岐し肥後に至る鉄道
この第一番目の計画の背景として、明治新政府は北海道では1869年(明治2年)に開拓使を設置して開拓を進め、東北地方では1878年(明治11年)の土木7大プロジェクトなどで開発を推し進めており、それに必要な資材を輸送するために早急な鉄道建設が必要と考えていたことや、東北の物産を関東に運搬しさらに横浜港に接続する鉄道が望まれていたこと等が挙げられている。実際にはこの計画は上野駅 - 前橋駅(内藤分停車場)間と大宮駅 - 青森駅間の線路として建設、実現化された。