中央線快速（ちゅうおうせんかいそく）は、東日本旅客鉄道（JR東日本）の中央本線のうち、東京都千代田区の東京駅から八王子市の高尾駅までの快速電車の運行系統の案内上および営業上の呼称である。路線図などの案内では山梨県大月市の大月駅までとなっているものもある。駅ナンバリングで使われる路線記号はJC。
御茶ノ水駅 - 三鷹駅間の複々線区間のうち、快速電車と優等列車が走る線路は「中央急行線」がJR東日本社内の正式名称であるが（詳細後述）、書籍や雑誌、新聞、JRのプレスリリースなどでは東京駅 - 高尾駅・大月駅間の運転系統を「中央快速線」と表すことや、JRの路線図や駅ホームなどでは「中央線（快速）」「中央線快速電車」のほかに「中央線」と表記することがほとんどで、「中央急行線」の表記はほとんど見られない。
概要 東京都心の東京駅から山の手の副都心の一角である新宿駅を経由し、山手線を越えて郊外の住宅街が広がる多摩地域の各都市を結ぶ、東京都心への通勤・通学路線である。また甲府・松本へ至る特急「かいじ」「あずさ」や、大月駅から富士山麓電気鉄道富士急行線の河口湖駅まで直通する特急「富士回遊」なども走行する。吉祥寺駅や立川駅、八王子駅など多摩地域でも屈指のターミナル駅・繁華街を沿線に持ち、東京メトロ東西線、丸ノ内線、京王井の頭線、南武線、横浜線など中央線の駅を起点・終点として接続する路線も多いことから、多摩地域で最も主要な路線として機能している。多摩地域を東西に走る鉄道路線の中では唯一、地下鉄直通以外で都心に乗り換えなしでアクセスできる。
東京駅 - 新宿駅間を地下鉄以外の鉄道路線で唯一山手線の内側を通って走っている。飯田橋駅 - 四ツ谷駅間は江戸城（現在の皇居）の外濠に沿って建設されている。当線を利用すると、東京駅・神田駅 - 新宿駅間を山手線で移動するよりも短い時間で移動することができる。
起源は1933年（昭和8年）に東京駅 - 中野駅間で運行が開始された“急行電車”であり、その後“快速”と改称されている。国鉄時代に投入された101系電車以降の車両には朱色（ オレンジバーミリオン、国鉄朱色1号）が車体色に採用され、これが当路線のラインカラーとして旅客案内などにも使用されている。
基本的な運行系統は東京駅 - 高尾駅間であるが、立川駅から青梅線に直通して青梅駅まで乗り入れる列車もほぼ終日にわたって設定され、さらに一部時間帯を除き山梨県内の大月駅や、朝夕を中心にその先の富士急行線河口湖駅まで運行される列車もある。御茶ノ水駅 - 三鷹駅間の複々線区間では中央・総武緩行線として千葉方面から直通する各駅停車が並走する。御茶ノ水駅付近が方向別複々線となっているほかは線路別複々線となっており、接続などは考慮されずそれぞれ独立した運行形態となっている。日本国有鉄道（国鉄）時代に通勤五方面作戦によって複々線化された路線の中では中央線は複々線区間が短く、もともとは青梅線が分岐する立川駅までの複々線化が予定されていたが実現には至っていない。
新宿駅 - 八王子駅（京王八王子駅）・高尾駅間で京王電鉄の京王線・高尾線と競合関係にあり、京王線の特急（特別料金不要）に対抗するために、1967年に国鉄で初めて特別快速（中央特快）が設定された。
首都圏のJR東日本他路線の例に漏れず、特にCOVID-19流行以前は横須賀線、東海道線、総武緩行線などに次ぐ屈指の混雑路線であるが、その沿線は「中央線カルチャー」と称される根強い人気があり、中野駅、高円寺駅、阿佐ケ谷駅、荻窪駅、吉祥寺駅など不動産各社による住みたい街ランキング常連の駅や、中央線沿線を取り上げる街あるき本も数多く出版されているなど独自色が強い。
2007年10月から、JR東日本八王子支社では「中央線が好きだ。」というポスターを製作し、駅や電車の中吊りに掲出している。
2025年からは首都圏の他の中距離電車に見られるような2階建てグリーン車のサービスを開始した。
名称について 正式には東京駅 - 神田駅間は東北本線、代々木駅 - 新宿駅間は山手線に属し、その他の区間は中央本線である。国鉄時代はこれらの2区間が重複所属であったが、民営化後に変更された。マルスシステムの経路表示は「中央東線」と称して区間は「東京 - 神田 - 御茶ノ水 - 代々木 - 新宿 - 韮崎 -」としており、東京駅 - 神田駅間は「東北線」と重複し、代々木駅 - 新宿駅間は「中央東線」単独区間と扱われている。当該区間のうち、御茶ノ水駅 - 中野駅間は国鉄時代に早くから複々線化されたことや、複々線の両方に旅客列車が走行し急行運転を行ってきたことから、現在も快速電車や長距離列車などが走る線路の正式な呼称は「中央本線」である。
かつて、現在の快速電車は急行電車と称していたが、松本・甲府方面の準急が急行列車（有料）に格上げされたことから、料金不要の急行電車は快速電車と改称された。
路線データ 東京駅 - 高尾駅間のもの（御茶ノ水駅 - 三鷹駅間は急行線に関するもののみ）。 路線距離（営業キロ）：53.1 km 管轄（事業種別） 東日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）：53.1 km（全線） 日本貨物鉄道（第二種鉄道事業者）：42.8 km（新宿駅 - 高尾駅間） 軌間：1,067 mm 駅数：24（起終点駅を含む。急行線上にホームのない駅は除く） 複線区間：全線 電化区間：全線（直流1,500 V） 閉塞方式：自動閉塞式 保安装置：ATS-P 最高速度 東京駅 - 八王子駅間：100 km/h（E233系0番台で運転する列車）、95 km/h（その他の列車） 八王子駅 - 高尾駅間：130 km/h（優等列車）、100 km/h（普通列車） 運転指令所：東京総合指令室 準運転取扱駅（異常時、入換時は駅が信号を制御）：御茶ノ水駅・新宿駅・三鷹駅・武蔵小金井駅・国分寺駅・立川駅・豊田駅・八王子駅・高尾駅 列車運行管理システム：東京圏輸送管理システム (ATOS) 車両基地：豊田車両センター（豊田駅）、豊田車両センター武蔵小金井派出所（武蔵小金井駅） 担当乗務員区所（E電担当区所） 豊田統括センター：東京駅 - 高尾駅間 八王子統括センター：立川駅 - 高尾駅間 山梨統括センター ：立川駅 - 高尾駅間 立川統括センター：東京駅 - 高尾駅間 武蔵野統括センター：国立駅 - 八王子駅間（「むさしの号」のみ） IC乗車カード対応区間：全線（Suica首都圏エリア） 駅業務については、東京駅 - 神田駅間が東京事業本部、御茶ノ水駅 - 西荻窪駅間が新宿事業本部、吉祥寺駅 - 立川駅間（西国分寺駅を除く）が立川事業本部、西国分寺駅が武蔵野事業本部、日野駅 - 高尾駅間が八王子事業本部の管轄である。
線路設備管理については、東京駅 - 西荻窪駅間（旧・首都圏本部管内）が上野事業本部、吉祥寺駅 - 高尾駅間（旧・八王子支社管内）が八王子事業本部の管轄である。
歴史 甲武鉄道の東京都心乗り入れに際して建設された市街線（しがいせん）に、関東大震災後の復興事業での貨客分離および長距離列車と近郊電車との路線分離を行うために複々線化した上で、列車線兼貨物線として開業したのが現行の中央線快速の始まりとされる。
御茶ノ水駅 - 中野駅間で複々線が建設され、1932年（昭和7年）に完成した。計画当初は貨物輸送力の増強を企図していたが、完成後は一部時間帯に急行電車を運行させて旅客輸送力の強化を図った。この計画と同時に総武本線両国駅 - 御茶ノ水駅間も高架鉄道として建設され、ラッシュ時は東京駅発着の電車を急行電車として運行することとなり、各駅に停車する電車は一部の時間帯に総武本線へ乗り入れることとなった。
第二次大戦後は中央線の輸送力増大が重要な課題となり、1957年に東京駅 - 御茶ノ水駅間および中野駅 - 三鷹駅間の複々線化を決定するも実施に苦慮していたところ、1960年に帝都高速度交通営団から東西線との直通運転の提案を受け、東京 - 御茶ノ水駅間線増に代わるものとした。引き続き「通勤五方面作戦」が進む中で1966年（昭和41年）に中野駅 - 荻窪駅間の複々線化が完成し、中央緩行線の電車と営団地下鉄東西線（現在の東京メトロ東西線）乗り入れの電車がこの区間に運行されている。1969年（昭和44年）には複々線区間が三鷹駅まで延長された。しかし、それ以降、計画はほとんど進まず、三鷹駅 - 立川駅間の複々線化事業は事実上の凍結状態にある（詳細は複々線化を参照）。 1889年（明治22年） 4月11日：甲武鉄道新宿駅 - 立川駅間が開業。 8月11日：立川駅 - 八王子駅間が延伸開業。 1894年（明治27年）10月9日：牛込駅 - 新宿駅間が延伸開業（市街線の開業）。 1895年（明治28年）4月3日：飯田町駅 - 牛込駅間が延伸開業。 1901年（明治34年）8月1日：官設鉄道八王子駅 - 上野原駅間が開業。 1902年（明治35年） 6月1日：上野原駅 - 鳥沢駅間が延伸開業。 10月1日：鳥沢駅 - 大月駅間が延伸開業。 1904年（明治37年） 8月21日：飯田町駅 - 中野駅間が電化（直流600V）。 12月31日：御茶ノ水駅 - 飯田町駅間が延伸開業（電化）。 1906年（明治39年）10月1日：甲武鉄道御茶ノ水駅 - 八王子駅間を買収・国有化。御茶ノ水駅 - 篠ノ井駅間が中央東線となる。 1908年（明治41年）4月19日：御茶ノ水駅 - 昌平橋駅間が延伸開業（電化）。 1911年（明治44年）5月1日：宮ノ越駅 - 木曽福島駅間が延伸開業（全通）。中央西線を編入し、昌平橋駅 - 名古屋駅間を中央本線に改称。 1912年（明治45年）4月1日：昌平橋駅 - 万世橋駅間が延伸開業（電化）。 1919年（大正8年） 1月25日：中野駅 - 吉祥寺駅間が電化。 3月1日：万世橋駅 - 東京駅間が延伸開業（電化）。 1920年（大正9年）5月26日：国分寺駅 - 下河原駅間貨物支線が開業（通称：下河原線。東京砂利鉄道の線路を譲受、1910年（明治43年）敷設）。 1922年（大正11年）11月20日：吉祥寺駅 - 国分寺駅間が電化。 1925年（大正14年）7月1日：ダイヤ改正。ラッシュ時に東京駅 - 中野駅間で3分間隔の高頻度運転を開始。中野駅 - 吉祥寺駅は12分間隔、吉祥寺駅 - 国分寺駅間は24分間隔となった。始発は東京駅発4時30分、終発は東京駅発0時14分とそれぞれ繰り上げ、繰り下げが行われた。 1927年（昭和2年） 2月：東浅川駅が開業。 3月1日：信濃町駅 - 代々木駅間が複々線化。 1928年（昭和3年） 5月11日：新宿駅 - 中野駅間が複々線化。 11月15日：飯田橋駅が開業。牛込駅及び電車線の飯田町駅が廃止。跡地は複々線化用地となる。 1929年（昭和4年） 3月10日：国分寺駅 - 国立駅間が電化。 3月15日：飯田町駅 - 信濃町駅間が複々線化。 6月15日：国立駅 - 立川駅間が電化。両駅発着の電車運転が開始、これに伴い飯田町、新宿発着の汽車（出典ママ）は国分寺駅、国立駅を通過運転する。 1930年（昭和5年）12月20日：立川駅 - 浅川駅（現在の高尾駅）間が電化。 1931年（昭和6年）4月1日：浅川駅 - 甲府駅間が電化。ただし、浅川駅以西を結ぶ列車は電気機関車牽引の客車により運転される。 1932年（昭和7年）7月1日：御茶ノ水駅改良工事完了。総武本線乗り入れ開始。 1933年（昭和8年） 7月15日：長距離列車の東京側の始発駅が飯田町駅から新宿駅に変更。飯田町駅は貨物駅となる。 9月15日：御茶ノ水駅 - 飯田町駅間が複々線化。 9月15日：朝夕ラッシュ時に限り列車線を使用して御茶ノ水駅 - 中野駅間で急行電車が運行開始。 1934年（昭和9年）4月2日：国分寺駅 - 東京競馬場前駅間の支線開業（電化路線、国分寺駅 - 北府中駅間は国分寺駅 - 下河原駅間貨物支線と重複）。 1943年（昭和18年）11月1日：万世橋駅が休止（事実上廃止）。 1944年（昭和19年） 3月5日：急行電車の運行を休日にも拡大。 10月1日：国分寺駅 - 東京競馬場前駅間の支線の運行が休止。 1946年（昭和21年） 6月14日：東中野駅 - 大久保駅間の旧神田上水（現神田川）橋梁上で木製ドア破損により通勤客が旧神田上水に放り出され死亡する中央線乗客転落事故が発生する。 6月17日：朝間上りに限り急行電車が四ツ谷駅を通過。 1947年（昭和22年） 4月24日：国分寺駅 - 東京競馬場前駅間の支線の運行が再開。 5月5日：急行電車に婦人子供専用車が設定。 1949年（昭和24年）9月：二等車の連結が再開。 1951年（昭和26年） 4月14日：三鷹駅 - 武蔵野競技場前駅間の支線（通称：武蔵野競技場線）が開業1951年（昭和26年）4月14日日本国有鉄道公示第104号「中央本線三鷹停車場から武蔵野競技場前停車場に至る鉄道において運輸営業開始」する。ただし不定期列車のみ運行する。 9月17日：急行電車の朝間上りの四ツ谷駅通過措置が終了。 1956年（昭和31年）9月1日：国分寺駅 - 下河原駅間貨物支線の起点を北府中駅に変更、これにより国分寺駅 - 東京競馬場前駅間の支線との重複が解消する。 1957年（昭和32年）：急行電車に101系が導入開始。二等車の設定が廃止され、代わって老幼優先車が設定される。1958年に廃止。 1959年（昭和34年） 11月1日：三鷹駅 - 武蔵野競技場前駅間の支線が廃止1959年（昭和34年）10月26日日本国有鉄道公示第386号「中央本線三鷹・武蔵野競技場前間の運輸営業は廃止する件」。 11月9日：平日に限り急行電車の終日運行開始。 1960年（昭和35年）9月10日：東浅川駅が廃止。 1961年（昭和36年）3月17日：急行料金を徴収する急行列車「アルプス」の運行開始（1960年）により、急行電車を現行の快速電車に改称。 1964年（昭和39年）9月20日：中野駅 - 荻窪駅間が高架化。 1966年（昭和41年）4月28日：中野駅 - 荻窪駅間が複々線化。休日にも快速電車の終日運行が行われる。 1967年（昭和42年） 7月3日：国電区間が中野駅から高尾駅まで延長。同時に特別快速の運行開始。設定時より昼間時のみ運行。 10月29日：荻窪駅 - 三鷹駅間が高架化。 1969年（昭和44年）4月8日：荻窪駅 - 三鷹駅間が複々線化。 1972年（昭和47年）4月：特別快速に冷房車（101系）が導入される。 1973年（昭和48年） 初頭：103系の新製冷房車が投入される。山手線に投入した試作冷房車の結果を反映した量産冷房車となる。投入数は10両編成7本（70両）であるが、そのうち4両はサハ101形を103系に編入改造して使用された。101系冷房車40両と合わせて特別快速はすべて冷房車となる。 4月1日：西国分寺駅開業。国分寺駅 - 東京競馬場前駅間の支線（下河原線）廃止。北府中駅 - 下河原駅間貨物支線は武蔵野線に移籍（1976年9月20日廃止）。 9月1日：シルバーシート設置に伴い婦人子供専用車が廃止。 1979年（昭和54年）8月20日：201系試作車が運用開始。 1981年（昭和56年）8月20日：201系量産車が運用開始。 1983年（昭和58年）3月3日：快速の103系がこの日限りで運転終了。 1985年（昭和60年）3月14日：定期普通列車の新宿乗り入れを夜行の下り1本を除いて廃止。前日をもって101系の運用を終了、快速電車はすべて201系に統一される。合わせて全車両が冷房車となる。 1986年（昭和61年）11月1日：定期普通列車の新宿駅乗り入れを朝夕を中心に復活。快速電車の大月方面への直通運行および通勤快速の運行開始。当初は新宿駅始発の通勤快速も設定されていた。停車駅は現在と異なり、新宿駅以東と三鷹駅以西は快速と同じ、新宿駅 - 三鷹駅間は中野駅のみ停車（新宿駅始発は中野駅通過）。途中での追い越しはなし。設定は深夜帯。 1988年（昭和63年） 同年夏：弱冷房車を導入。 12月1日：国分寺駅2面4線化完成。従来の特別快速を「中央特快」に名称を変更し、新たに国分寺駅に停車。休日の夕方以降にも運行時間帯を拡大。青梅線に直通し国分寺駅を通過する「青梅特快」が運行開始。当時のダイヤでは青梅特快のみ新宿駅の発車時刻がほかの特快よりも特急に近く、国分寺駅に停車させるとそこで追い抜かれざるを得ないため、青梅線方面への速達効果を最大限に出すために国分寺駅通過の措置を採っていた。夜間の新宿駅始発含む通勤快速を中央特快に格上げ。夕方ラッシュ時に新たな通勤快速を新設。停車駅は現行と同じ。 1990年（平成2年） 3月10日：快速電車の富士急行線河口湖駅までの直通運転開始。 3月25日：東京駅 - 中野駅間にATS-Pを導入。 1991年（平成3年） 3月16日：「おはようライナー高尾・青梅」「ホームライナー高尾・青梅」が運行開始。 12月1日：吉祥寺駅 - 立川駅間にATS-Pを導入。 1993年（平成5年） 4月10日：「青梅特快」が国分寺駅に停車。「通勤特快」運行開始。 12月1日：新宿駅発着の普通列車（下り3本・上り1本）が廃止。115系が新宿駅から完全に撤退。 1994年（平成6年）12月3日：土曜日も休日ダイヤでの運転となる。 1995年（平成7年）7月2日：東京駅のホームを新設された地上3階の1・2番線に変更 1996年（平成8年） 3月16日：八高線電化により青梅線経由で拝島駅 - 高麗川駅間へ直通運転開始。これにより中央線快速区間より埼玉県内に発着する列車が初めて設定された。 12月14日：東京圏輸送管理システム (ATOS) の使用開始。 1999年（平成11年）12月4日：「成田エクスプレス」高尾駅発着列車の運行開始（1往復）。 2001年（平成13年）12月1日：「おはようライナー高尾・青梅」と「ホームライナー高尾・青梅」が「中央ライナー」「青梅ライナー」に列車名と運行形態を変更して運行開始。 2003年（平成15年）9月28日：三鷹駅 - 立川駅間の連続立体交差事業（高架化）により、前日の午後4時から同日にかけて三鷹駅 - 国分寺駅上り線の仮線切替工事が実施。この際に信号トラブルが発生し、工事終了予定時刻（朝6時頃）を過ぎても8時間あまり同区間が不通になる状態が続いた。 2004年（平成16年） 7月19日：高架化工事のため、武蔵小金井駅付近の下り線が仮線化『JR気動車客車編成表 05年版』 182頁。 11月7日：高架化工事のため、国分寺駅・東小金井駅・武蔵境駅付近の下り線を仮線化『JR気動車客車編成表 05年版』 184頁。三鷹駅 - 国分寺駅間は上下線とも仮線となった。 2005年（平成17年） 9月5日：女性専用車両が再設定。 9月25日：高架化工事のため、西国分寺駅 - 立川駅間の上り線が仮線化。 2006年（平成18年） 10月9日：高架化工事のため、西国分寺駅 - 立川駅間の下り線を仮線化。西国分寺駅 - 立川駅間は上下線とも仮線となった。 12月26日：E233系の運用開始。 2007年（平成19年）7月1日：三鷹駅 - 国分寺駅間の下り線が高架化。 2008年（平成20年） 3月15日：ダイヤ改正でライナーにおける183系・189系の運用が終了。東京駅発箱根ケ崎駅行が運行開始（平日のみ）。 4月10日：国分寺駅西側にある変電所にて火災が発生。午前8時 - 午後3時の約7時間にわたり東京駅 - 高尾駅間（一時は東京駅 - 甲府駅間）で運転が見合わされ、約50万人に影響がでる。同区間を併走する京王線のダイヤが混乱、さらに沿線の教育機関や企業にも影響を与えた。 2009年（平成21年） 1月11日：西国分寺駅 - 立川駅間の下り線が高架化。 3月14日：上りの「ホリデー快速おくたま」が新宿行きから東京行きに変更。 12月6日：三鷹駅 - 国分寺駅間の上り線が高架化。 2010年（平成22年） 10月14日：201系がこの日を最後に定期運用を終了。 10月17日：豊田駅 - 松本駅間の廃車回送を兼ねたさよなら運転をもって201系の運用が完全に終了。 11月7日：西国分寺駅 - 立川駅間の上り線が高架化。 2013年（平成25年）3月16日：ダイヤ改正。日中の特別快速を1時間当たり平日5本、土休日6本に増発。東京駅 - 三鷹駅間の急行線と三鷹駅 - 八王子駅間の最高速度が95km/hから100km/hに向上。 2017年（平成29年）3月4日：ダイヤ改正。下りの中央特快を東京始発・中野駅停車に統一。 2019年（平成31年）3月16日：ダイヤ改正。定期運転の特急列車がすべてE353系に統一される。特急「スーパーあずさ」の名称が消滅し、「あずさ」に統一される。特急「富士回遊」「はちおうじ」「おうめ」の運行が開始される。「中央ライナー」「青梅ライナー」の運行が終了する。209系1000番台の一時運用開始（後述）。 2020年（令和2年）3月14日：ダイヤ改正。早朝・深夜に運転されていた東京駅発着の各駅停車が廃止され、中央線快速と中央・総武線各駅停車が完全に系統分離される。 2021年（令和3年）1月20日：新型コロナウイルス感染症の拡大に伴う緊急事態宣言の発出および国・関係自治体からの要請に伴い、以下の列車を運休。 下り：東京駅を0時10分以降に発車する列車を運休。終電が東京駅 - 武蔵小金井駅間で30分程度、武蔵小金井駅 - 豊田駅間で21分程度、豊田駅 - 高尾駅間で10分程度繰り上げ。 上り：三鷹駅を0時28分以降に発車する列車を運休。終電が三鷹駅 - 東京駅間で17分程度繰り上げ。 2022年（令和4年）3月12日：ダイヤ改正。八高線八王子駅 - 高麗川駅間のワンマン運転開始により、拝島駅 - 高麗川駅間への直通運転を終了。これにより中央線快速車両の埼玉県への直通運転を廃止。 2024年（令和6年） 3月16日：ダイヤ改正。日中時間帯に大月駅まで直通する快速・中央特快を増発。 10月13日：2階建てグリーン車2両を連結した12両編成の運転を開始。2025年3月14日まで「グリーン車お試し期間」としてグリーン車をグリーン料金不要の普通車として開放。 2025年（令和7年）3月15日：グリーン車サービス開始。下りの「ホリデー快速おくたま」が新宿始発から東京始発に変更。平日運行の特急「はちおうじ」「おうめ」が廃止。 2026年（令和8年） 4月10日：武蔵境駅に当線で最初のホームドアが設置され運用開始。 7月1日：支社制から事業本部制への再編に伴い、首都圏本部管内の駅業務のうち東京駅 - 神田駅間が東京事業本部、御茶ノ水駅 - 西荻窪駅間が新宿事業本部、八王子支社管内の駅業務のうち吉祥寺駅 - 立川駅間（西国分寺駅除く）が立川事業本部、西国分寺駅が武蔵野事業本部、日野駅 - 高尾駅間が八王子事業本部の管轄となる。線路設備管理については首都圏本部管内を上野事業本部、八王子支社管内を八王子事業本部に承継。
補記：『鉄道ジャーナル』2025年2月号65ページに1933年 - 1985年の、同誌同年3月号113ページに1986年 - 2024年の、詳細な「中央快速線関連年表」が掲載されている。
沿線概況
東京駅 - 新宿駅間 東京駅の中央線快速ホームは、1995年7月2日に完成した3重層構造高架線の最上部にある（それ以前は現在の3・4番線の位置にあった）。東海道・東北・上越の各新幹線のホームを真下に見渡すことも、赤レンガ駅舎を真横に見ることもできるホームは、非常に近代的な構造となっている。
東京駅を発車すると、左半分が側道に架かる形になった高架線を34‰で下っていき、一層下の山手線・京浜東北線とフラットレベルになると首都高速八重洲線（地下）と交差、日本橋川と直上の首都高速都心環状線を潜り渡る。直後に右手の東北本線列車線（上野東京ライン）が急勾配で上ってゆく。
神田駅を出て、高尾寄りで国道17号（中央通り）を跨ぐ。この付近は中小ビルが連なる中で商店も多く軒を連ねている。間もなく緩やかに左へカーブし山手線・京浜東北線・上野東京ラインから分かれる。間もなく交通博物館および万世橋駅・昌平橋駅の跡地が見えると右手から神田川が近付く。間もなく総武本線支線（中央・総武緩行線）の松住町架道橋・総武線神田川橋梁が見え、中央・総武緩行線が合流し、聖橋を潜ると御茶ノ水駅に到着する。同駅は神田川を通すため武蔵野台地を削った谷にあり、都心部とは思えない崖に引っかかっているような駅となっており、眼下には川を渡る東京メトロ丸ノ内線を見ることができる。駅周辺は日本最大の学生街であり、明治大学や東京科学大学（旧・東京医科歯科大学）などの教育施設がある。
御茶ノ水駅から複々線区間に入る。右へ左へとカーブを切りながら方向別複々線から緩行線が山側である線路別複々線となり、左手から崖がなくなると水道橋駅を通過する。水道橋駅・飯田橋駅・市ケ谷駅の各駅に快速電車は停車しないが、海側（千代田区北・西部、皇居の北・西側）は各企業の本社が集い、山手線沿線に引けを取らないオフィス街となっており、また飯田橋駅・市ケ谷駅は地下鉄とのジャンクション駅となっているため、各駅とも緩行電車単独でも乗車人員が多い。間もなく首都高速5号池袋線を潜り、神田川と別れ、左手に日本貨物鉄道（JR貨物）の旧本社ビルと合流してくる留置線が見えてくる。かつての飯田町駅はこの付近の本線上にあった。甲武鉄道のターミナルとして開業し、近年は紙の物流基地として栄えた飯田町駅であるが、開発の進んだ現在はほとんどその面影がない。間もなく飯田橋駅を通過する。飯田橋駅を通過すると見えてくるのは旧江戸城の外堀となる。お堀の堤には青々と草が生えて桜の木も多く、さながら都会のオアシスのようである。市ケ谷駅下の外堀には釣り堀があり、毎日のように釣り人で賑わっている。
市ケ谷駅を通過すると並行していた外堀が消え（正確には埋め立てられて二次利用されている）、左へカーブし南を向くと緩行線が急行線を跨いで海側に移り四ツ谷駅に到着し、国道20号（新宿通り）と東京メトロ丸ノ内線を潜る。高尾寄りがカーブ上にあり、再び南西を向く。四ツ谷駅も飯田橋駅・市ケ谷駅と同じく地下鉄とのジャンクション駅であるとともにオフィス街が近傍にあるほか、快速電車が停車するため乗降客が非常に多く、特に丸ノ内線との乗換口は非常に混雑する。
四ツ谷駅を発車すると間もなく御所トンネルを抜ける。このトンネルは赤坂離宮（現・赤坂迎賓館）を潜るため、離宮内の土を開削しトンネルを建設した後再び廃土を埋め戻す、地下鉄の開削工法のような工事が行われた。御所トンネルを抜けると新宿区に入り、左手から首都高速4号新宿線が近付くと信濃町駅を通過する。なお、御所トンネル内で港区に接近するが、わずかに掠めない。
間もなく左手奥に明治神宮外苑が見えて渋谷区に入る。さらに右手に新宿御苑が見えると千駄ケ谷駅。並行していた首都高速4号新宿線が左へ分かれると右へカーブして北を向き、山手線・埼京線・湘南新宿ラインと合流して代々木駅を通過する。
間もなくバスタ新宿・ルミネが見えると勾配を下り再び新宿区に入り、国道20号（甲州街道）を潜ると新宿駅。JR以外に京王電鉄・小田急電鉄・東京メトロ・東京都交通局と、4社局の路線が接続するターミナル駅である。JRの1日の平均乗降人員が150万人（2005年度）で日本一、さらに接続する路線の乗降人員を含めると346万人（2004年度）に達し、世界一である。
駅東側はかつて甲州街道の第1宿（内藤新宿）や青梅街道が分岐する交通の要衝として発達し、伊勢丹などの老舗デパートや専門店・飲食店が立ち並び日本有数の繁華街となっており、特にスタジオアルタなどは全国的に知名度が高く、繁華街に北接する駅北東側の歌舞伎町は日本有数の歓楽街であり、飲食店やホテルが軒を連ねている。