山手線
都道416号(駒沢通り)をまたぎ、北北西に進むと都心西側のターミナル駅のひとつである渋谷駅に至る。JRの駅は山手貨物線ホームと電車線ホームが大きくずれた場所にあったが、2020年6月1日にホームが並列となった。また電車線ホームの直上に首都高速3号渋谷線と東京メトロ銀座線ホーム、直下に国道246号が交差しており、電車線ホームの西側に京王井の頭線の駅がある。このほか地下には東急田園都市線・東京メトロ半蔵門線・東急東横線・東京メトロ副都心線なども乗り入れている。駅周辺は渋谷の繁華街である。
渋谷駅を出ると都道305号(明治通り)や東京メトロ副都心線(地下)に沿って北上し、明治神宮の東側に差しかかると原宿駅に至る。明治神宮の最寄り駅であり、北側の山手貨物線上には皇室専用ホーム(原宿駅側部乗降場)がある。また駅東側の表参道は商店街となっている。明治神宮沿いを北上し、首都高速4号新宿線をくぐると山手線内側(右側)から複々線の中央本線(中央快速線、中央・総武緩行線)が現れて電車線と山手貨物線の間に入り、山手線電車と中央・総武線各駅停車が停車する代々木駅へ。同駅を出るとすぐに新宿駅構内の南端に差しかかり、左側から小田急小田原線が近づく。そしてタカシマヤタイムズスクエアの脇を抜けて中央・総武緩行線の西行線が山手電車線をまたぐと、都心西側のターミナルのひとつである新宿駅に至る。駅構内の中ほどで東西方向に伸びる国道20号(甲州街道)がまたいでいる。駅西側には京王電鉄と小田急電鉄の駅があり、それぞれ京王百貨店・小田急百貨店を併設。またJRの駅舎もデパートのルミネ・ルミネエストを併設している。駅西側は高層ビルが立ち並ぶ西新宿のビジネス街、東側は新宿三丁目や歌舞伎町の繁華街が広がっている。