御殿場線
この根本的な解決策として、1918年から熱海線の建設が始められ、国府津から小田原・熱海へと路線を延ばしていた。1934年、難工事となった丹那トンネルの完成により熱海 - 沼津間が開通すると、東海道本線は熱海線を編入して国府津 - 小田原 - 熱海 - 沼津間の短絡・平坦ルートとなり、国府津 - 御殿場 - 沼津間は御殿場線となった。この時、従来御殿場線区間にあった「三島駅」は「下土狩駅」と改称され、新規開通区間上に三島駅が設置された。駿豆鉄道(現在の伊豆箱根鉄道駿豆線)も国鉄との接続駅を新たな三島駅へ変更し、下土狩駅までの路線は廃止された。分離され、新たな名称を与えられることになった区間の線名は「箱根支線」・「箱根線」・「函北線」・「富士山線」など様々な候補があったというが、御殿場町(後の御殿場市)の請願によって現在の名称に決定されたといわれている。このルート変更により沿線地域は経済面で大きな打撃を被った。
御殿場線分離後も御殿場駅には軍隊用ホームが設置され、多くの兵士が出征した。沿線の小学校で教師をしていた富原薫はこの光景を見て、童謡『兵隊さんの汽車』を作詞したとされている。この童謡は戦後『汽車ポッポ』と歌詞が改められている。
御殿場線としての分離後もしばらく複線運転を行っていたが、第二次世界大戦時の物資不足から、1944年に山陽本線に編入された柳井線(岩国 - 柳井 - 櫛ケ浜間、この区間の山陽本線は1934年からその時まで現在の岩徳線ルートを採用)の複線化や、横須賀線の横須賀 - 久里浜間の建設、樽見線の橋梁へ転用するため、片方のレールや橋梁が撤去され、1943年には不要不急路線に指定され、単線化された。