東北本線
1960年(昭和35年) 3月1日:白河 - 福島間交流電化。 10月1日:鏡石 - 須賀川間複線化。貨物支線 長町 - 東仙台間開業。 10月20日:片岡 - 矢板間複線化。 10月31日:西那須野 - 東那須野間複線化。 11月1日:盛岡 - 厨川間に青山信号場開設。 11月22日:安積永盛 - 郡山間複線化。
1961年(昭和36年) 2月17日:大宮操車場、田端操車場を駅に変更して(貨)大宮操駅、(貨)田端操駅開業。 3月1日:福島 - 仙台間交流電化。 3月20日:古間木駅を三沢駅に改称。 4月3日:永井川信号場 - 福島間複線化。 4月5日:金谷川 - 永井川信号場間複線化。 4月15日:御堂信号場を駅に変更して御堂駅開業。 6月1日:貨物支線 宮城野(現・仙台貨物ターミナル) - 仙台市場間開業。宮城野駅・仙台市場駅開業。 7月1日:南浦和駅開業。 7月15日:郡山 - 日和田間複線化。 8月15日:苫米地駅開業。 12月15日:岡本 - 宝積寺間複線化。 12月20日:東白石駅開業。
1962年(昭和37年) 1月31日:東那須野 - 黒磯間複線化。 3月19日:宝積寺 - 氏家間複線化。 4月5日:永井川信号場を駅に変更して南福島駅開業。 4月11日:陸前山王 - 塩釜間複線化。 4月15日:塩釜 - 新松島間複線化。北塩竈信号場廃止。 4月20日:(旧)松島 - 品井沼間(山線)廃止。新松島 - 品井沼間複線化。 6月7日:野崎 - 西那須野間複線化。 7月1日:利府 - 松島(旧)間廃止。新松島駅を松島駅に改称。愛宕駅開業。
朝夕には仙台方面からの列車が当駅まで運行されている拠点駅であると共に、2007年3月までくりはら田園鉄道線の起点駅でもあった。栗原電鉄時代には、直流電化の電鉄線と東北本線との貨物交換用に、特注のディーゼル機関車が留置されており、連絡線も敷設されていた。
石越駅を過ぎると、宮城県と岩手県とを分ける丘陵地帯に入り、両県を行ったり来たりすることになる。岩手県の油島駅・花泉駅および清水原駅を過ぎて再び宮城県に戻ると、仙台を出てから旧・奥州街道の道筋と大きく離れていた当線は、宮城県栗原市に位置する有壁駅で再び旧・奥州街道(および東北新幹線)と並走し始める。岩手県に戻ると間もなく北上盆地に入り、同県南部の中心都市である一関市の一ノ関駅に到着。同駅は仙台駅以来の新幹線駅併設駅であり、大船渡線への乗り換えや、厳美渓、須川高原温泉、奥州三十三観音霊場などの名所へ向かう利用客で賑わう。
国府多賀城 - 塩釜間
田尻 - 瀬峰間
一ノ関駅付近
なお、旧線の千曳(西千曳と改称) - 野辺地間は南部縦貫鉄道に貸与し、同鉄道の起点は(旧)千曳駅から野辺地駅へ変更となった。 8月22日:盛岡 - 青森間が交流電化。東京 - 青森間全線電化完成。 9月25日:赤羽 - 与野間に電車線を2線増設し6線化。これに伴い、埼玉県内の川口 - 大宮間で完全立体交差化が完成し、同区間の全踏切を除去。 10月1日:ダイヤ改正(通称「ヨンサントオ」)が実施され、本線の全線(東京 - 青森間)の最高速度が120 km/hに引き上げ。優等列車の到達時間が大幅に短縮された。
1969年(昭和44年)7月19日:3時59分、松島 - 塩釜間で、一ノ関発長町行貨物6650列車(現車25両、牽引機ED75 132)が脱線。
1970年(昭和45年)12月1日:北尻内信号場を駅に変更して八戸貨物駅開業。
1971年(昭和46年) 3月1日:貨物支線 王子 - 須賀間廃止。 4月1日:尻内駅を八戸駅に改称。 4月20日:西日暮里駅開業。 12月1日:(貨)宇都宮貨物ターミナル駅開業。
1972年(昭和47年)12月18日: 貨物支線 長町 - 宮城野間複線化。
1973年(昭和48年) 1月16日:貨物支線 宮城野 - 東仙台間複線化。 4月1日:東京電車特定区間を東京近郊区間に改め、当線では東京 - 大宮間から東京 - 小山間に拡大。
1974年(昭和49年) 7月1日:貨物支線 宮城野 - 仙台市場間廃止。 7月20日:(貨)盛岡貨物ターミナル駅開業。
1975年(昭和50年)1月31日:秋葉原 - 田端操間の貨物営業廃止。
1976年(昭和51年)8月2日:盛岡 - 青森間CTC化。
1906年(明治39年)11月1日:日本鉄道が国有化。
1907年(明治40年)11月1日:一ノ戸駅を一戸駅に、三ノ戸駅を三戸駅に改称。
1908年(明治41年) 5月1日:大宮 - 蓮田間に砂信号所、蓮田 - 久喜間に白岡信号所開設。 9月30日:大宮 - 蓮田間複線化。 11月6日:蓮田 - 久喜間、古河 - 間々田間複線化。 11月10日:久喜 - 栗橋間複線化。 11月20日:中田信号所 - 古河間複線化。 12月25日:松山町駅・田尻駅開業。
1909年(明治42年) 8月1日:間々田 - 小山間複線化。 9月21日:小繋給水所を駅に変更して小繋駅開業。 10月12日:国有鉄道線路名称制定。秋葉原 - 上野 - 青森間を東北本線、岩切 - 塩竈間を塩竈線とする。 10月18日:笹川駅(現・安積永盛駅)・金谷川駅開業、仙台 - 岩切間に苦竹信号所開設。 11月25日:金田一駅(現・金田一温泉駅)開業。 12月16日:上野 - 田端間が直流電化。上野 - 日暮里間電車線1線増設し5線化、日暮里 - 田端間電車線1線増設し複々線化。
1910年(明治43年) 2月11日:白岡信号所を駅に変更して白岡駅開業。 9月10日:川口町駅(現・川口駅)開業。赤羽 - 川口町間の金山信号所廃止。 11月15日:千曳駅開業。
1911年(明治44年) 6月25日:鏡石駅開業。 12月19日:北白川駅開業。
1912年(明治45年/大正元年) 7月11日:鶯谷駅開業。鶯谷 - 日暮里間電車線複線化し6線化。 11月1日:大原信号所を駅に変更して与野駅開業。
上野東京ライン普通・快速湘南新宿ライン普通・快速 E231系 - 小山車両センター・国府津車両センター所属 E233系 - 小山車両センター・国府津車両センター所属
末端区間運用車(小山駅 - 宇都宮駅 - 黒磯駅) E131系 - 小山車両センター所属
その他の路線からの直通 EV-E301系 - 小山車両センター所属 烏山線との直通運転列車として宇都宮駅 - 宝積寺駅間で運用。
2017年(平成29年) 10月14日:黒磯駅の電力設備改良工事の進捗に伴い、黒磯 - 新白河間にE531系交直流電車・キハ110系気動車を導入し、黒磯 - 郡山間の輸送体系を変更。 10月23日:宇都宮線 久喜 - 東鷲宮間で架線の碍子が腐食し、同日に通過した台風21号による間引き運転と併せ、白岡 - 古河間で24日まで約2日間運転を見合わせた。
2018年(平成30年)1月1日 - 1月3日:早朝の那須塩原駅 - 新白河駅間の列車、深夜の矢板駅 - 白河駅間の列車(1日・2日のみ)を運休し、黒磯駅構内を完全直流化。同駅盛岡方にデッドセクションを設け、地上切替から車上切替に変更。
2019年(令和元年)10月12日:台風19号の影響により、以下の区間で被害を受ける。 矢板 - 野崎間の箒川橋りょうおよび西那須野 - 那須塩原間の蛇尾川橋りょうで、護床工が変状 安積永盛駅 - 須賀川間で盛土・バラスト流出 瀬峰 - 梅ケ沢間で土砂流入
2020年(令和2年)3月14日:黒磯 - 新白河間(一部白河まで)の列車をE531系電車5両編成でのワンマン運転に統一し、キハ110系気動車は同年3月13日の運用をもって撤退。
2023年(令和5年) 5月27日:北上 - 盛岡間でICカード「Suica」の利用が可能となる。 10月19日:黒磯駅でATOS使用開始予定。
現在、長距離都市間輸送およびビジネス輸送の多くを東北新幹線が担っている。宇都宮線区間は東京への通勤路線および大宮・宇都宮の各都市圏路線として、その他の区間も郡山・福島・仙台・盛岡などの地域の中心都市の生活路線として運行体系が組まれており、寝台特急列車が臨時含め廃止された2016年以降、遠隔都市間を結ぶ在来線列車は臨時列車と貨物列車のみとなっている。
東京駅から黒磯駅までは直流、高久駅以北はすべて交流でそれぞれ電化されており、黒磯駅と高久駅の間にデッドセクションが設けられている。当該デッドセクションを挟み、直流電化区間と交流電化区間を直通する列車は、貨物列車のほか、旅客列車が臨時列車と黒磯駅 - 新白河駅・白河駅間において交直流電車で運行されている普通列車のみで、交流電化区間から宇都宮線区間である黒磯駅以南の直流電化区間への普通列車の乗り入れは行われていない。
電化前の最盛期には黒磯駅を跨ぐ直通普通列車が毎日15往復設定されていた(優等客車を連結した普通列車・夜行普通列車含む)が、1959年の黒磯駅以南の直流電化・同駅以北の交流電化後は毎日8往復へと減便され、代わって1965年・1968年には当時最新鋭の特急・急行用電車(483系・455系・485系・583系)が相次いで投入され、長距離特急・急行列車が増便された。
王子駅 - 須賀駅
複線区間: 複々線以上: 東京駅 - 大宮駅間 日暮里駅 - 尾久駅間 複単線: 東仙台駅 - 東仙台信号場間 複線: 大宮駅 - 東仙台駅間 東仙台信号場 - 盛岡駅間 尾久駅 - 赤羽駅間 赤羽駅 - 武蔵浦和駅 - 大宮駅間 長町駅 - 仙台貨物ターミナル駅 - 東仙台駅間 単線:いずれの区間も支線 岩切駅 - 利府駅間 松島駅 - 高城町駅間
電化区間:松島駅 - 高城町駅間を除く全線 直流1,500 V: 東京駅 - 黒磯駅間 日暮里駅 - 尾久駅 - 赤羽駅間 赤羽駅 - 武蔵浦和駅 - 大宮駅間 交流20,000 V 50 Hz: 黒磯駅 - 盛岡駅間 長町駅 - 仙台貨物ターミナル駅 - 東仙台駅間 岩切駅 - 利府駅間 デッドセクション:黒磯駅 - 高久駅間、車上切替式
閉塞方式 東京駅 - 田端駅 - 大宮駅間の電車線(山手線・京浜東北線) 列車間の間隔を確保する装置(鉄道に関する技術上の基準を定める省令の解釈基準第54条第2項第2号に規定される、一段ブレーキ制御方式の自動列車制御装置)による方法 赤羽駅 - 武蔵浦和駅 - 大宮駅間(埼京線) 列車間の間隔を確保する装置(鉄道に関する技術上の基準を定める省令の解釈基準第54条第2項第3号に規定される、車上設備により列車の位置に応じた列車の運転速度を指示する制御情報を発生させる方式の自動列車制御装置)による方法 利府支線:特殊自動閉塞式(軌道回路検知式) 上記以外:自動閉塞式
1987年(昭和62年)4月1日:国鉄分割民営化により、東日本旅客鉄道が承継。貨物支線 田端操 - 北王子間のみ日本貨物鉄道が承継。
1988年(昭和63年) 3月13日:黒磯以南の普通列車において、新宿駅・池袋駅発着列車の運行を開始(浦和駅は通過)。二枚橋駅を花巻空港駅に改称。 8月29日:六原 - 北上間を走行中の貨物列車が、大雨による路盤流出のため、機関車などが脱線・横転。運転見合わせとなる。
1989年(平成元年)5月20日:上野 - 尾久間にATS-Pを導入。
1990年(平成2年)3月10日:上野 - (日暮里) - 尾久 - 赤羽 - 黒磯間で宇都宮線の愛称を使用開始。
1993年(平成5年)10月3日:尾久 - 蓮田間にATS-Pを導入。
1995年(平成7年)12月1日:黒磯 - 郡山間の一部列車でワンマン化。
1996年(平成8年) 3月22日:花泉 - 岩手川口間で新PRC、CTC使用開始。 3月30日:盛岡 - 沼宮内(現:いわて沼宮内)間の一部列車でワンマン化。
1998年(平成10年) 3月14日:紫波中央駅開業。郡山 - 藤田間でワンマン化。 3月17日:沼宮内 - 青森間で新PRC、CTC使用開始。 4月26日:赤羽駅付近の高架化完成。同駅付近の「開かずの踏切」が全廃される。 8月27日:台風4号による集中豪雨で、黒田原 - 豊原間で約100mに渡って路盤が流失。黒磯駅 - 郡山駅間で運転を見合わせ。
9月21日:台風15号が上陸する。白石 - 仙台間が大きな被害を受け、運休。 9月25日:白石 - 仙台間で朝夕の列車の運転が再開。 9月27日:白石 - 仙台間で日中の列車の運転が再開。 10月1日:仙台空港線 仙台空港駅までの相互直通運転を再開。
2013年(平成25年)3月16日:浦和駅の高架化工事完了。湘南新宿ラインが浦和駅への停車を開始。
2014年(平成26年) 4月1日:矢吹 - 平泉間と岩切 - 利府間が新設の仙台近郊区間となり、一ノ関駅と平泉駅でICカード乗車券「Suica」サービス開始。 7月1日:日本貨物鉄道の貨物支線 田端信号場 - 北王子間が廃止。
2015年(平成27年) 3月14日:上野東京ラインの名称で、上野駅・東京駅経由で宇都宮線と東海道線との直通運転開始。松島 - 高城町間に仙石線・東北本線接続線の営業キロ(0.3 km)を運賃計算上で新設。 5月30日:松島 - 高城町間(仙石線・東北本線接続線)開業。仙石東北ラインの名称で、同支線経由で東北本線と仙石線との直通運転開始。
2016年(平成28年)10月1日:東京電車特定区間で駅ナンバリングを設定。路線記号は、東京 - (日暮里) - 尾久 - 赤羽 - 大宮間(宇都宮線)が「JU」、東京 - 田端間(山手線)が「JY」、東京 - 大宮間(京浜東北線)が「JK」、東京 - 神田間(中央線快速電車)が「JC」、上野 - 日暮里間(常磐線快速電車)が「JJ」、赤羽 - 大宮間(貨物線)が「JS」、赤羽 - 武蔵浦和 - 大宮間(埼京線)が「JA」。