文字通り、“東京”と“千葉”を結ぶ役割を果たしているのがＪＲ京葉線です。全線が複線ですが、武蔵野線と直通運転を行っているため、区間により運行本数が異なります。日中時間帯の快速電車、各駅停車の運行本数は、東京〜市川塩浜駅間が平日毎時１０本・土休日毎時１１本（うち各駅停車は毎時７本）、市川塩浜〜海浜幕張駅間は平日毎時７本・土休日毎時８本（うち各駅停車は毎時４本）、市川塩浜〜西船橋駅間、西船橋〜南船橋駅間は平日・土休日共に毎時３本、海浜幕張〜蘇我駅間は平日・土休日共に毎時４本運行しています（下図参照）。武蔵野線から直通するオレンジラインの電車は、西船橋〜東京駅間と、西船橋〜海浜幕張駅間で京葉線に乗り入れます（日中時間帯は南船橋駅で折り返し運転）。

　　朝の通勤ラッシュ時間帯には内房線・外房線から、夕方の帰宅ラッシュ時間帯には内房線・外房線へ直通する快速電車、通勤快速、特急列車が運行され、房総方面への通勤ルートとして広く利用されています。また、日中時間帯には外房線の勝浦・安房鴨川方面へ向かう特急列車「わかしお号」が概ね２時間に１本の間隔で運行しています。

　　平成２２年（２０１０年）１２月のダイヤ改正より、埼玉県の大宮駅と千葉県の海浜幕張駅を武蔵野線経由で結ぶ「しもうさ号」や、日中時間帯における外房線直通快速（外房線内は各駅に停車）の運行が開始されました。

　　平成２８年（２０１６年）９月２５日より、京葉線の担当輸送指令が「京葉指令」から「東鉄指令」に変更され、東京圏輸送管理システム（ＡＴＯＳ）の管轄に組み込まれました。併せて各駅の自動放送や電光掲示板（発車標）が始発電車より一斉に切り替わりました。

　　自動放送面では、東京〜蘇我駅間の全駅、及び西船橋駅にて「ＡＴＯＳ線区型放送」（詳細放送）を使用しています。

　　「ＡＴＯＳ線区型放送」が導入される以前、東京〜千葉みなと駅間では「京葉線ＰＲＣ型放送」（詳細放送）を使用していました。現在ではほとんど聞くことが出来なくなってしまった、通称「上野おばさん声」によって自動放送が流れていました。駅によって戸閉放送の言い回しが若干異なり、東京〜二俣新町駅間では「○番線、電車が発車します・・・」、南船橋〜千葉みなと駅間では「○番線、列車が発車します・・・」と放送していました。下り電車の接近放送・戸閉放送は女声、上り電車の接近放送・戸閉放送は男声で統一され、千葉みなと・海浜幕張・新習志野の中線では入線してくる方向、発車する方向によって流れる放送が異なりました。

　　西船橋駅の京葉線・武蔵野線ホームでは「武蔵野線ＰＲＣ型放送」（詳細放送）を長年使用していましたが、武蔵野線へのＡＴＯＳ導入に伴い、平成２４年（２０１２年）１月２２日より「ＡＴＯＳ線区型放送」に切り替わりました。

　　蘇我駅では房総地区標準の「千葉型放送」（詳細放送）を長年使用していましたが、平成２８年（２０１６年）７月２４日より京葉線の他駅よりも先行して「ＡＴＯＳ線区型放送」に切り替わりました（京葉線へのＡＴＯＳ導入を前に、蘇我駅のみスタンドアローン方式で旅客案内システムを先行導入）。

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