武蔵野線（むさしのせん）は、神奈川県横浜市鶴見区の鶴見駅から東京都府中市の府中本町駅、埼玉県さいたま市南区の南浦和駅を経由し、千葉県船橋市の西船橋駅を結ぶ、東日本旅客鉄道（JR東日本）の鉄道路線（幹線）である。他に、新小平駅 - 国立駅間、新秋津駅 - （西武鉄道）所沢駅間、西浦和駅・武蔵浦和駅 - （別所信号場） - 与野駅間、南流山駅 - 北小金駅・馬橋駅間に支線が存在する（詳細は後述）。全線でJR東日本が第一種鉄道事業者、日本貨物鉄道（JR貨物）が第二種鉄道事業者となっている。
鶴見駅（実質は新鶴見信号場）- 府中本町駅間の通称武蔵野南線は貨物列車（旅客列車は特急「鎌倉」などの臨時列車のみ後述するが、鶴見駅 - 新鶴見信号場間の品鶴線および南武線尻手短絡線との重複区間に限って相鉄線直通列車などの定期列車も走行する。）が、府中本町駅 - 西船橋駅間は旅客列車と貨物列車の併用で運行されている。また、支線を活用して大宮駅発着の「むさしの号」「しもうさ号」も運行されている。府中本町駅 - 西船橋駅間は駅ナンバリングが設定されており、路線記号はJMである。
概要
武蔵野線は、山手貨物線のバイパス路線として日本国有鉄道（国鉄）が建設した貨物線で、同時に旅客用にも供用された首都圏の外環状路線である。南関東の東京都多摩地区、埼玉県南部、千葉県西部（東葛地域）など首都圏の郊外を結ぶ通勤・通学路線でもあり、東京都心部から放射状に延びるJRや私鉄の各路線との交点に乗換駅が設けられている。旅客営業の起点は府中本町駅であるが、府中本町駅 - 鶴見駅間は現在でも貨物専用路線として機能しており、この区間は旅客営業区間と区別して通称「武蔵野南線」と呼ばれる。当路線の開業により山手貨物線の貨物列車の本数が減少し、山手貨物線を走行する埼京線や湘南新宿ラインといった旅客列車の新設・増発が可能となった。
当路線は東海道本線方面と東北本線方面を結ぶ山手貨物線を迂回する貨物線として計画された。開業当初は主に貨物列車が運行されていたが、沿線の宅地化による人口増加に伴い旅客営業を行う府中本町駅 - 西船橋駅間では旅客列車の運行が増加した。本来的には、東北・上越方面と東海道方面を結ぶ山手貨物線の迂回路線として建設、管理されている路線のため、西浦和駅においては与野駅方面へ向かう支線が直進、武蔵浦和駅方面へ向かう本線が分岐する線形となっている。武蔵野線の名称にふさわしく、武蔵野地域・武蔵野台地を貫通して各都市を結ぶ路線であるが東京都武蔵野市は経由しない。
ラインカラーは朱色（ オレンジバーミリオン）で、旅客案内や運行される車両の車体色に使用されている。本路線は、直通運転を行う京葉線、府中本町駅で接続する南武線、その西側を通る横浜線とともに東京都心と郊外を結ぶ他社線との接続駅を多く持つ「東京メガループ」の一つに指定されている。
貨物輸送としては、東海道貨物線と東北貨物線を結ぶほか、短絡線を介して中央本線・東北本線・常磐線とも接続し、西船橋駅から京葉線を介して千葉貨物駅とも直結し、首都圏鉄道貨物輸送の大動脈となっている。線内に梶ヶ谷貨物ターミナル駅・新座貨物ターミナル駅・越谷貨物ターミナル駅の3つの貨物駅が設置されている。
路線データ 管轄（事業種別）・区間（営業キロ） 東日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者） 鶴見駅 - 西船橋駅間 100.6 km 鶴見駅 - 新鶴見信号場間（3.9 km）は東海道本線支線（通称・品鶴線）と重複。定期旅客列車が設定されているのは府中本町駅 - 西船橋駅間（71.8 km）のみ 新小平駅 - 国立駅間：営業キロ設定なし 西浦和駅 - 与野駅間 4.9 km 武蔵浦和駅 - 別所信号場間：営業キロ設定なし 南流山駅 - 北小金駅間：営業キロ設定なし 南流山駅 - 馬橋駅間：営業キロ設定なし 日本貨物鉄道（第二種鉄道事業者） 鶴見駅 - 西船橋駅間 100.6 km 新秋津駅 - 日本国有鉄道線・西武鉄道株式会社線分界点間 （1.6 km）：第一種鉄道事業者・第二種鉄道事業者ともキロ設定なし（キロ程は国鉄時代のもの） 新小平駅 - 国立駅間 5.0 km 西浦和駅 - 与野駅間 4.9 km 武蔵浦和駅 - 別所信号場間：営業キロ設定なし 南流山駅 - 北小金駅間 2.9 km 南流山駅 - 馬橋駅間 3.7 km 建設主体：日本鉄道建設公団（現・独立行政法人 鉄道建設・運輸施設整備支援機構） 軌間：1067 mm 駅数（西船橋駅含む 支線の駅および鶴見駅を除く）：29 旅客駅：26 武蔵野線所属の旅客駅に限定する場合、南武線所属の府中本町駅、中央本線所属の西国分寺駅、東北本線所属の武蔵浦和駅・南浦和駅、常磐線所属の新松戸駅、総武本線所属の西船橋駅の6駅『停車場変遷大事典 国鉄・JR編』JTB 1998年 を除外した20駅となる。 貨物駅：3 複線区間：西国分寺駅 - 国立連絡線間を除く全線。 電化区間：全線（直流1500V） 閉塞方式：複線自動閉塞式 保安装置 ATS-P（鶴見駅 - 新鶴見信号場間、府中本町駅 - 西船橋駅間） ATS-SN（新鶴見信号場 - 府中本町駅間） 表定速度：55.2 km/h 最高速度：95 km/h 運転指令所：東京総合指令室（武蔵野指令） 列車運行管理システム：新鶴見信号場 - 西船橋駅間 東京圏輸送管理システム（ATOS）開業当初は、武蔵野操車場に導入されていたYACS（Yard Automatic Control System）が武蔵野線のCTCを兼ねていた。 車両基地所在駅：京葉線新習志野駅（京葉車両センター） 大都市近郊区間（旅客営業規則による）：府中本町駅 - 西船橋駅間 IC乗車カード対応区間：府中本町駅 - 西船橋駅間（Suica首都圏エリア）
東日本旅客鉄道の事業本部の管轄は次のようになっている。
鶴見駅 - 梶ヶ谷貨物ターミナル駅間生田トンネル内に横浜事業本部と八王子事業本部の設備管理境界がある。：横浜事業本部（線路設備管理） 府中本町駅 - 新座駅朝霞市と新座市の市境付近にあたる新鶴見信号場起点46.5km地点に、八王子事業本部と大宮事業本部の設備管理境界がある。間 ：武蔵野事業本部（駅業務）、八王子事業本部（線路設備管理） 北朝霞駅 - 三郷駅江戸川をまたぐ鉄橋の埼玉側堤防上に大宮事業本部と上野事業本部の設備管理境界がある。間 ：武蔵野事業本部（南浦和駅を除く駅業務）、大宮事業本部（線路設備管理） ただし、南浦和駅の駅業務のみ浦和事業本部の管轄。 南流山駅 - 新松戸駅国道6号線との交差からやや南側にあたる、新鶴見信号場起点83.7 km地点に上野事業本部と千葉事業本部の設備管理境界がある。間：松戸事業本部（駅業務）、上野事業本部（線路設備管理） 新八柱駅 - 西船橋駅間：京葉総武事業本部（駅業務）、千葉事業本部（線路設備管理）
歴史 武蔵野線は、山手貨物線を代替する「東京外環貨物線」として計画され、1927年の鉄道敷設法に取り入れられていたが、第二次世界大戦などの影響で計画は凍結された。戦後になり山手貨物線の貨物列車本数が増加したことから、1952年に首都外郭環状線の一環として所沢 - 浦和 - 流山 - 我孫子間の路線が埼玉県より申請され、1957年に鉄道建設審議会で玉葉線（ぎょくようせん）埼玉と千葉の両県名から1字ずつとった線名（武蔵野線 - 街と駅の半世紀 p.49）。として建設が決定武蔵野線 - 街と駅の半世紀 - （アルファベータブックス） p.4「武蔵野線年表」され、1964年にD線京葉線・湖西線と同ランクと通称される大都市交通線として日本鉄道建設公団によって着工した。建設当時、新松戸駅 - 西船橋駅は小金線（こがねせん）という名称だった武蔵野線 - 街と駅の半世紀 p.71。そのため、武蔵野線および小金線の鉄道施設はかつて日本鉄道建設公団およびその業務を承継した鉄道建設・運輸施設整備支援機構（鉄道・運輸機構）が保有しており、国鉄およびJR東日本は貸付料を支払っていた鉄道建設・運輸施設整備支援機構は、鉄道事業法第59条の規定により、第三種鉄道事業者とはされず、同法同条第2項の規定によって、JR東日本が第一種鉄道事業者とみなされていた。が、2018年までに貸付料の支払いが終了し、鉄道施設はJR東日本に有償で譲渡された。
1973年4月1日に府中本町駅 - 新松戸駅間武蔵野線開通のニュース映像 Musashino Line opening No.1003_2 中日映画社・与野駅 - 西浦和駅間などが開業し、旅客線および貨物線の営業を開始した。開業当初は貨物列車の合間の住民への見返り運転であり、昼間は40分間隔鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2002年8月号「特集：JR武蔵野・京葉線」pp.41 - 47、ラッシュ時でも15 - 20分間隔での運転だった。1970年代後半になると、貨物列車は拠点間集中輸送へ重点が移り列車本数が削減されてダイヤに余裕が生じ、沿線の開発に伴い人口も増加し、旅客列車も増発された。1976年に鶴見駅 - 新鶴見操車場 - 府中本町駅間が貨物営業のみで開業した。
駅務設備の近代化促進のため、開業時に全17駅中12駅に自動改札機、10駅に自動精算機、他路線と接続する4駅に定期券発行機がそれぞれ設置され、関東の鉄道では開業当初から自動改札機を全面的に導入した初の路線となった。これは東京近郊で開業した新線としては沿線人口が比較的少なく、機器の故障時に発生する改札処理の遅延などの問題が発生しても影響が最小限に抑えられるため試験的導入に最適と当時の国鉄当局が判断したことによる。しかし、開業後は沿線人口に比例して利用客が増加し、これによる機器故障時の改札遅延に加えて自動改札機非対応の他社線からの乗換客が非磁気券を投入して改札で抑止される事案が多発したことから、国鉄や関東の大手私鉄各社が自動改札の導入に対して慎重になった一因ともされる。
1978年に新松戸駅 - 西船橋駅が延伸開業、1988年12月に京葉線第2期区間である西船橋駅 - 市川塩浜駅間および南船橋駅 - 新木場駅間が開業し、一部列車が京葉線と直通運転するようになった。
2018年10月、全線開業から40周年を迎え、2018年11月23日から2019年3月31日まで、千葉支社京葉車両センター配置のE231系電車1編成に全線開業40周年を記念するヘッドマークを掲出して、武蔵野線全線（京葉線直通列車、および「むさしの号」「しもうさ号」運転区間を含む）で運行された。 代替文=開業時の武蔵野線（1973年、南越谷駅）|サムネイル|開業時の武蔵野線（1973年、南越谷駅）
年表 1952年（昭和27年）5月27日：首都外郭環状線の一環として、埼玉県が所沢 - 浦和 - 流山 - 我孫子間の路線を申請。 1955年（昭和30年）9月2日：首都外郭環状鉄道建設県期成同盟が結成される。この時、仮線名を「玉葉線」とする。 1957年（昭和32年）4月3日：鉄道建設審議会で玉葉線の建設が決定。 1964年（昭和39年）4月：武蔵野線の基本計画が提示され、運輸大臣が日本鉄道建設公団に建設を指示。 1965年（昭和40年）12月17日：南浦和駅で起工式を挙行。 1966年（昭和41年）9月1日：西船橋 - 北馬橋〈当時〉間 14.62 kmの区間（小金線〈当時〉）について、日本鉄道建設公団が運輸大臣から工事施行認可を受ける。 1973年（昭和48年）4月1日：武蔵野線 府中本町駅 - 新松戸駅間 57.5 km、貨物支線 新小平駅 - 国立駅間 5.0 km、新秋津駅 - 日本国有鉄道線・西武鉄道株式会社線分界点間 1.6 km、西浦和駅 - 与野駅間 4.9 km、南流山駅 - 北小金駅間 2.9 km、南流山駅 - 馬橋駅間 3.7 kmが開業。中央本線貨物支線（下河原線）北府中駅 - 下河原駅間 3.8 km が編入される。 府中本町駅 - 新松戸駅間のうち貨物営業は北府中駅 - 南流山駅間 53.7 km のみ。 西国分寺駅・新小平駅・新秋津駅・東所沢駅・新座貨物ターミナル駅・新座駅・北朝霞駅・西浦和駅・東浦和駅・東川口駅・南越谷駅・越谷貨物ターミナル駅・吉川駅・三郷駅・南流山駅・新松戸駅が開業。田島信号場・別所信号場が開設。北府中駅・下河原駅の所属線区を中央本線から武蔵野線に変更。 1974年（昭和49年）10月1日：武蔵野操車場が開設。 1976年（昭和51年） 3月1日：鶴見駅 - 新鶴見操車場 - 府中本町駅間 28.8 km が貨物営業のみで延伸開業。梶ヶ谷貨物ターミナル駅 - 尻手駅間に 10.3 km の営業キロを設定。梶ヶ谷貨物ターミナル駅開業。府中本町駅 - 北府中駅間 1.7 km で貨物営業が開始。 9月20日：貨物支線 北府中駅 - 下河原駅間 3.8 km が廃止され、下河原駅が廃止。 1978年（昭和53年） 5月26日：新松戸駅 - 西船橋駅間 14.3 km （小金線〈当時〉）が完工。午後に千葉県船橋市内の同線上でレール締結式を開催。 10月2日：新松戸駅 - 西船橋駅間 14.3 km が旅客営業のみで延伸開業。新八柱駅・市川大野駅・船橋法典駅が開業。朝のラッシュ時は15分、夕方のラッシュ時は20分、昼間は40分の運転間隔であった。 1980年（昭和55年） 8月17日：浦和市（現・さいたま市桜区）田島の西浦和駅付近の高架下にある古タイヤ倉庫から出火し、タイヤ約4万本が焼ける。この火災の影響で高架橋が損傷したため、1か月にわたり北朝霞駅 - 西浦和駅間が不通となる武蔵野線まるごと探見（JTBパブリッシング 2010年）p.174。 9月17日：支保工を組んで橋脚に直接荷重がかからないように措置をした上で、下り2線のみを使用して運転を再開する。 1981年（昭和56年）3月23日：西浦和駅付近の4線が復旧し、全面再開する。 1984年（昭和59年）2月1日：新鶴見操車場が信号場に変更、新鶴見信号場となる。 1985年（昭和60年） 3月14日：新三郷駅が開業。ダイヤ改正により、日中の運転本数が毎時3本に増発。 9月30日：武蔵浦和駅が開業し、田島信号場が統合される。 1986年（昭和61年）11月1日：武蔵野操車場が廃止。 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化により、東日本旅客鉄道が継承。日本貨物鉄道が鶴見駅 - 南流山駅間などの第二種鉄道事業者となる。梶ヶ谷貨物ターミナル駅 - 尻手駅間 10.3 km 、新秋津駅 - 日本国有鉄道線西武鉄道株式会社線分界点間 1.6 km の営業キロ設定が廃止。 1988年（昭和63年）12月1日：京葉線との直通運転を開始。ダイヤ改正により、日中の運転本数が毎時5本に増発。 1991年（平成3年） 10月8日：205系電車（6両編成）が営業運転を開始「205系通勤形電車17年の軌跡と今後」『レイルマガジン』、ネコ・パブリッシング、2002年4月。。12月ダイヤ改正における103系組み替えのため、先行して投入された。 10月12日 - 12月11日：台風21号の影響で新小平駅構内で地下水の噴出により線路およびホームが水没し、西国分寺駅 - 新秋津駅間が不通になる。 12月1日：6両編成に加えて8両編成での運転が始まる交友社『鉄道ファン』1992年2月号「JR東日本 気になる12月ダイヤ改正車両の話題」p.58 - 59。。8両編成化は、当時6両編成37本が配置されていた車両のうち、最混雑時に運用する20本を8両編成化するものである。新製の205系は12月5日までに投入されたが、編成組み替えを行う103系は、前述の武蔵野線一部区間不通の影響により、当初12月7日に8両編成化が完了する予定が12月18日まで遅れた。 1996年（平成8年） 10月20日：201系が運用を終了。 12月1日：ダイヤ改正により、すべての一般列車が8両編成となる。 1998年（平成10年）3月14日：東松戸駅が開業。 2000年（平成12年） 4月10日：東川口 - 西船橋間の降雨防災強化工事完成に伴い、大雨時の運行規制を緩和武蔵野線（東川口〜西船橋）の降雨防災強化工事完成について - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2000年4月6日。 12月2日：日本貨物鉄道の第二種鉄道事業として南流山駅 - 西船橋駅間 16.4 km が開業。 2002年（平成14年）12月1日：ダイヤ改正を実施。「むさしのドリーム」の愛称が廃止。休日日中の運転本数が毎時5本から毎時6本に増発。 2003年（平成15年） 上半期：自動進路制御装置が各駅で順次使用開始。 11月9日：南越谷駅 - 吉川駅間（越谷レイクタウン計画地付近）の下り線が高架化。 2004年（平成16年）6月27日：南越谷駅 - 吉川駅間の上り線が高架化。 2005年（平成17年）12月10日：ダイヤ改正を実施。103系が運用を終了。 2008年（平成20年）3月15日：越谷レイクタウン駅が開業。ダイヤ改正により、東所沢駅 - 南越谷駅間の下り終電を約26分繰り下げて、南浦和駅0:37発とする。 2010年（平成22年）12月4日：以下の内容でダイヤ改正を実施。 「むさしの号」が定期列車となり、当線内では各駅停車となる。 「しもうさ号」の運転が開始。 209系が運用を開始。 2012年（平成24年） 1月22日：東京圏輸送管理システム (ATOS) の使用が開始。 3月17日：吉川美南駅が開業。 2013年（平成25年） 3月16日：ダイヤ改正により、平日日中の運転本数が毎時5本から毎時6本に増発。東京駅直通列車が全区間各駅停車となる。 4月1日：貸付期間経過に伴い、府中本町駅 - 新松戸駅間が鉄道・運輸機構からJR東日本に譲渡。 2014年（平成26年）9月17日：臨時特急「むさしのかいじ」の運転が開始。 2015年（平成27年）9月30日：西国分寺駅 - 新小平駅間の小平トンネル (2,654 m)および新小平駅 - 新秋津駅間の東村山トンネル (4,380 m)で、携帯電話不通区間が解消。 2016年（平成28年）3月：貸付期間経過に伴い、新鶴見信号場 - 府中本町駅間が鉄道・運輸機構からJR東日本に譲渡。 2017年（平成29年）11月1日：E231系が運用を開始。 2018年（平成30年）10月2日：貸付期間経過に伴い、新松戸駅 - 西船橋駅間が鉄道・運輸機構からJR東日本に譲渡。 2020年（令和2年）10月19日：205系が運用を終了205系M20編成 営業運転終了 - 鉄道コム、2020年10月20日。 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、府中本町駅 - 東所沢駅間で終電を最大23分繰り上げ 東日本旅客鉄道 2021年1月13日。 10月9日：臨時快速「ホリデー快速鎌倉」が南越谷駅発着から吉川美南駅発着に変更となり、新たに越谷レイクタウン駅にも停車するようになった。 2022年（令和4年） 9月25日：臨時快速「ホリデー快速鎌倉」の運転を終了。 10月1日：前述の「ホリデー快速鎌倉」に代わり、臨時特急「鎌倉」の運転を開始。越谷レイクタウン駅・南浦和駅・東所沢駅が停車駅から外れた。 2023年（令和5年） 4月1日：武蔵野線開業50周年を記念して、ヘッドマーク付き列車（京葉車両センター所属のE231系MU16編成が対象）を同年6月30日まで運行。沿線のNewDaysで記念グッズを発売。 11月25日：吉川美南駅 - 鎌倉駅間で特急「武蔵野線50周年鎌倉号」を運転。使用車両は、E257系5500番台OM51編成（東大宮センター所属）5両。 2025年（令和7年）6月9日：2028年度をめどに新秋津駅付近の連絡線を介して西武鉄道との相互直通運転が開始される予定と報じられる。両社間において正式な直通ルートや具体的な運行形態について協議が進められる。 2026年（令和8年）7月1日：支社制から事業本部制への再編に伴い、駅業務については、八王子支社・大宮支社管内の府中本町駅 - 三郷駅間（南浦和駅を除く）は武蔵野事業本部、南浦和駅は浦和事業本部、首都圏本部管内の南流山駅 - 新松戸駅間は松戸事業本部、千葉支社管内の新八柱駅 - 西船橋駅間は京葉総武事業本部の管轄となる。線路設備管理については、横浜支社管内を横浜事業本部、八王子支社管内を八王子事業本部、大宮支社管内を大宮事業本部、首都圏本部管内を上野事業本部、千葉支社管内を千葉事業本部が、それぞれ承継。
運行形態 旅客輸送 thumb|none|800px|停車駅（京葉線幕張豊砂駅開業前）
定期列車は、「各駅停車」と「むさしの号」・「しもうさ号」が運行されている。
1988年の京葉線新木場駅 - 西船橋駅間の開業以降は多くの列車が西船橋駅から京葉線に直通しており、武蔵野線内完結の列車は一部列車に限られている。旅客案内上は京葉線の西船橋 - 市川塩浜 - 東京間、西船橋 - 南船橋 - 新習志野 - 海浜幕張間も合わせて武蔵野線と呼ばれる場合が多い。これは京葉線に直通後も同様である。京葉線内での誤乗防止と同時に、10両編成の京葉線と区別して8両編成であることを強調するためである。
日中時間帯は、1時間に6本運行のパターンダイヤになっており、東京駅発着と南船橋駅発着が交互に運行されている。朝夕は西船橋駅発着・海浜幕張駅発着のほか、京葉車両センターへの入出庫を兼ねた新習志野駅発着の列車も運行されている。
夜間滞泊を行うための東所沢駅・南越谷駅発着の列車が朝晩に設定されている。2015年3月16日からは、平日朝に吉川美南発西船橋行き、2018年3月17日からは平日朝に吉川美南発東京行きが運転されている。
日中時間帯の運行本数は、2002年12月1日のダイヤ改正以降は1時間あたり平日は5本、土休日は6本と違いがあったが、2013年3月16日のダイヤ改正で当線内での1時間あたりの運行本数が平日・土曜・休日ともに6本に統一された - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2012年12月21日。
武蔵野線・京葉線で輸送障害が発生した場合は直通運転を取りやめ、西船橋駅での折り返し運転を行う場合がある。
東京駅直通列車 thumb|京葉線の東京駅にホームに停車する武蔵野線の列車（2024年1月5日東京駅）
2013年3月16日のダイヤ改正まで、東京駅直通列車は快速として運行されていた。この運行形態は京葉線の新木場駅までの暫定開業時から行われ、葛西臨海公園駅を通過していた。通過運転は京葉線内のみで行い、当線内は各駅に停車した。2002年12月1日ダイヤ改正までは平日と土休日で京葉線内の停車駅が異なり、土休日の快速は「むさしのドリーム」の愛称が付いていたが、この改正で愛称が廃止された。東京駅 - 蘇我方面間を結ぶ京葉線快速とは停車駅が異なるため、京葉線内では後に「武蔵野快速」と案内された。
2010年3月改正で日中1時間の本数が2本から3本に増発され - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2009年12月15日付、2013年4月21日閲覧、その後は1時間に日中は3本、朝夕は3 - 5本運転された。一部列車は京葉線の新浦安駅で、土曜・休日は葛西臨海公園駅で、それぞれ特急「わかしお」または「さざなみ」の通過待ちをした。
2013年3月16日のダイヤ改正で、東京駅直通列車は京葉線内も含めて各駅停車に統一された - 東日本旅客鉄道千葉支社プレスリリース 2012年12月21日。
むさしの号・しもうさ号 +2010年12月4日以降「むさしの号」の運行本数（平日/休日）大宮行き大宮発八王子発府中本町発計八王子行き朝1 / 22 / 13 / 31 / 1夕 - 夜1 / 10 / 01 / 12 / 2計2 / 32 / 14 / 43 / 3
2010年12月3日まで、貨物列車用の短絡線を経由して中央本線八王子駅と東北本線大宮駅を直通する快速「むさしの号」旧称：こまちリレー号→新幹線リレー号。朝の大宮行は府中本町発が、平日は1日2往復、土休日は1往復、臨時列車扱いながら毎日運転されていた。
2010年12月4日のダイヤ改正で「むさしの号」を定期列車化すると同時に、西船橋駅方面と大宮駅を結ぶ直通列車「しもうさ号」が新設された - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2010年9月24日。車両は各駅停車と同じ209系・E231系が使用されている。
東海道本線（品鶴線・東海道貨物線）直通列車 鶴見駅 - 新鶴見信号場間は東海道本線支線（品鶴線）複々線区間のうちの貨物線側との重複区間である。この区間には定期列車として特急「湘南」の品鶴線・東海道貨物線を経由する列車と「湘南」の新宿発着の全列車が経由するほか、相鉄線直通列車も運転されている。このほか、東海道線川崎駅付近で線路支障などによってダイヤの乱れが生じた際にサンライズエクスプレスや、東海道線・横須賀線・上野東京ライン・湘南新宿ラインの列車が経由することがある。
臨時列車 土曜・休日や繁忙期を中心に、当線を経由して京葉線・常磐線・東北本線・中央本線・東海道本線から様々な方面へ向かう臨時列車が運転されている。現在は特急列車「鎌倉」（鎌倉方面）、快速列車「ぶらり高尾散策号」（高尾方面）、「ぶらり川越号」・「おさんぽ川越号」（川越方面）が設定されている。2015年1月までは急行列車「ぶらり鎌倉号」が設定されていたが、同年3月の上野東京ライン開業時に同路線経由となり当線内での運行は終了した。また、2022年10月からは、快速列車「ホリデー快速鎌倉」に代わり、特急列車「鎌倉」が運行されている。2017年4月からは中央線方面と東武日光線方面とを結ぶ臨時特急「はちおうじ日光」が、都心の新宿駅経由から当線経由の運行に変更された。
府中本町駅は東京競馬場、船橋法典駅は中山競馬場、とそれぞれ公営競技場に隣接しており、競馬開催日は混雑緩和のため時刻表に記載の無い区間運転の臨時列車を運行することがある。主にメインレース終了直後の16時前後を中心に、東京競馬場が開催の場合は府中本町発南越谷行き、中山競馬場が開催の場合は西船橋発吉川美南行きなどが運行されることがある。土休日ダイヤが昼間10分間隔運転となる以前は、時刻表にも「競馬臨時列車」の記載があった。
列車番号 鶴見駅が起点のため、府中本町行きは「上り」列車になり、西船橋方面行きは「下り」列車として運転される。列車番号のアルファベットはE。
むさしの号・しもうさ号（大宮駅 - 武蔵浦和駅間）の列車番号のアルファベットはM。
貨物列車 本路線を介して毎日多くの貨物列車が首都圏を縦断して貨物輸送を行っている。線内に越谷・新座・梶ヶ谷の各貨物ターミナルを擁し、東海道本線方面と東北本線方面を結ぶ貨物輸送の大動脈となっている。
府中本町駅で南武線を経て中央本線方面、武蔵浦和駅で越谷方面と東北貨物線大宮方面、南流山駅で越谷方面と常磐線土浦駅方面および隅田川駅の両方面と、西船橋駅で京葉線千葉貨物駅方面とそれぞれ接続されており、全線を通して貨物列車が毎日運転されている。新小平駅で新座方面と中央本線立川駅方面を結ぶ線路にも、北長野駅 - 隅田川駅間で平日1往復、その他石油輸送用の貨物列車が設定されている。
かつては新秋津駅付近から西武線所沢駅の間も貨物列車が運行されていたが、現在は西武鉄道車両の甲種輸送のみ用いられている。過去に最新式の自動化設備を備えた武蔵野操車場が設けられていたが、1984年のヤード集結型貨物輸送の廃止に伴い機能を失い、1986年に正式に廃止された。
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