湘南新宿线这是一条以既存的路线所组合的列车，纵跨整个关东首都圈所运行的线路，在西日本旅客铁道中，这种长距离的列车并不特别，但是在东日本旅客铁道却是属于比较特殊的路线，并且是日本第一条经由新宿连结北关东与南关东的线路。开业以来至今都还在持续的扩展与变化，从新宿到横滨原本所需要的时间约为40分钟，这还不包含需要到品川转车与等车的时间。湘南新宿线初开业时就将新宿到横滨的时间缩短成29分钟即可到达，大幅缩减了原本所需要的时间，2004年10月改正了特别快速的班次，相同区间的运行更是缩短到27分钟。
湘南新宿线车辆E231系电车新线开通初期每天只开行25对列车，其中宇都宫线・高崎线的直通列车有18对，并有运行东海道・横须贺线方向至新宿站后折返的短途列车，但并无针对东京站与上野站为起点车次的辅助列车。随着乘客量增加而开始增加班次，且因池袋站内轨道配置改良完成，大大提高了增班的能力，在2004年10月16日的时刻表修订中，湘南新宿线开始所有列车直通南北，并大幅提高至每天64对列车。宇都宫线～横须贺线系统与东海道线～高崎线系统两者交互运行，大宫站～大船站之间运行数量大约毎小时4班、早上毎小时6班。停车站请参阅停车站一节。全部列车皆使用E231系电车，其中两节为双层绿色车厢（高级车厢）。
湘南新宿线的开通，大为影响与其竞争的私铁路线，特别是在横滨站～涩谷站区段竞争的东京急行电铁以及新宿駅～藤泽站、小田原站间竞争的小田急电铁造成很大的威胁。因此，各公司皆推出新的对抗政策。东急在2001年3月湘南新宿线运转开始前之的调整时刻表中，增加了东横线的特急列车，强化涩谷站～横滨站（～元町・中华街站）间的快速运输，此外也预计在2012年度与东京地下铁副都心线互相直通运行，因此与湘南新宿线间的竞争也会延长为横滨与池袋间。小田急则于2002年3月的时刻表调整时，新设藤泽站～新宿站间的“湘南急行”列车，又于2004年12月的时刻表调整中取消，改以新设江之岛线与小田原线的“快速急行”来取代，以提升快速到达的能力。
另外，湘南新宿线的车资计算方法与实际行驶距离不同，在池袋～赤羽间是以经过埼京线（赤羽线）来计算，大崎～横滨间与由东京方面驶来的横须贺线列车相同，皆以经过品川来计算。
湘南新宿线与民营铁路公司间的竞争对策（参考记事）。
近年以来，JR东日本在首都圈在来线的运输量有下滑的倾向，一方面是因为少子、高龄化的社会变化，另一方面则是东急目黒线、东京地下铁南北线、埼玉高速铁道线开始相互直通运转连结成运输网络，形成竞争的压力，因此必须设立新的神奈川、东京、埼玉方面经由新宿直通的列车来面对竞争。
北关东、南关东间连结运输之需要性存在
依照下表所示，由北关东（此处为栃木县・群马线）至东京都、神奈川线的旅客需求相当大，实施直通运转可以对应此需求，同时也期望可借此开拓新的客源。
各都县间铁道旅客流动状况（2000年）
| 出发地＼目的地 | 栃木县 | 群马县 | 合计 | - | - |
| 埼玉县 | 642 | 471 | 1,113 | - | - |
| 东京都 | 3,075 | 1,869 | 4,944 | - | - |
| 神奈川县 | 765 | 243 | 1,008 | - | - |
| 千叶县 | 336 | 292 | 628 | - | - |
| 合计 | 4,818 | 2,875 | - | - | - |
| 出发地＼目的地 | 埼玉县 | 东京都 | 神奈川县 | 千叶县 | 合计 |
| 栃木县 | 1,252 | 2,963 | 939 | 595 | 5,749 |
| 群马县 | 935 | 2,027 | 415 | 485 | 3,862 |
| 合计 | 2,187 | 4,990 | 1,354 | 1,080 | - |
（单位：千人/年）
运输省调查
车辆运用的合理化与都心车辆基地的活用
从JR东日本的经营面来看，包含湘南新宿线在内的南北直通运转可以的到以下的好处：
共同运用车辆可以减少所需要的车辆数
透过车辆基地的共通使用，可以减少整备的费用
位于都心区的车辆基地可以移转至郊外，可增加再开发的可能性。
因此JR东日本在东北纵贯线计划完成后，计划将废除田町电车区，并整理品川车辆基地予以再开发。
湘南新宿线东北货物线（大宫站～田端站间）：来自宇都宫线及高崎线的列车至大宫站后转入东北货物线（线籍属东北本线），至赤羽站前与上野发车之中距离列车行走的东北本线旅客线还有京滨东北线（线籍属东北本线）并行，因为货物线没有月台，并没有停靠旅客线列车有停车的埼玉新市中心站与浦和站。浦和站现在正进行高架车站工程，日后预计新设月台增加停靠。赤羽站到站后，于京浜东北线王子站附近，转往尾久车辆中心方面（尾久站）方向的旅客线，沿着东京新干线车辆中心与京浜东北线并行，在田端站（操车场）附近钻过京浜东北线于西侧分离。
山手货物线（田端站～大崎站间）：自田端站（操车场）附近开始至大崎站为止行驶在山手货物线（线籍为山手线）上，中里隧道通过之后、驹込站附近～大崎站间与山手线平行。此区间有月台的站为池袋站、新宿站、涩谷站和惠比寿站。于池袋站与埼京线（赤羽站～池袋站间的正式路线名称是赤羽线）合流，至大崎站与埼京线在同一线路上行驶，田端站并未停靠。现在停车站有大宫、赤羽、池袋。
大崎支线（大崎站～旧蛇洼信号场间）：自大崎站出来后，相对于与埼京线相互直通运转的东京临海高速铁道临海线直接进入地下，湘南新宿线进入有大弯道称之为“大崎支线（蛇洼线）”的一个短联络线，此线与横须贺线列车行驶的品鹤线立体交叉后，在西大井站前的旧蛇洼信号场与品鹤线合流，但大崎支线其实是在“大崎站设施内”，并没有正式的路线名，旧蛇洼信号场现在其实也是大崎站设施一部份。
品鹤线～横须贺线（旧蛇洼信号场～鹤见站～大船站间）：从旧蛇洼信号场至大船站（东海道线系统的列车是户冢站）为止与横须贺线列车同一路线行驶，此区间线籍上属于东海道本线，到鹤见站为止与东海道旅客线合流的区间通称品鹤线。此外，从新鹤见信号场到大船站的区间是1980年SM分离后横须贺线列车的専用路线，一般在此为求简便称为横须贺线（横须贺线线籍上的区间是大船站～久里滨站）。旧蛇洼信号场～大船站间，由东京方面而来的横须贺线列车停车站有西大井站、新川崎站、横滨站、保土谷站、东户冢站与户冢站，湘南新宿线中东海道线～高崎线快速列车在西大井站、新川崎站、保土谷站、东户冢站等4站为通过，而宇都宫线～横须贺线（包含往大船）的普通列车则全站皆停。与东海道线直通的列车在户冢站内南端的横渡线上自横须贺线转线。
湘南新宿线东北货物线、山手货物线的旅客化：利用山手货物线的旅客列车在1980年代前半以前多半仅限于不定期列车、临时列车。
1959年9月起至1964年9月新宿站～日光站间运行不定期准急“中禅寺”。此外，在东北、上越新干线开业以前，于岁末年终等探亲交通尖峰季节，为了解决上野站发车列车不足的现象，东北本线、奥羽本线、上越线、信越本线方面的下行临时列车中的一部份由品川站始发，经过山手货物线～东北货物线来运转。由横滨方面往日光方面的修学旅行列车（集约临）等在品川站转换方向经过山手货物线、东北货物线运转。
1984年3月：东北货物线的大宫站～赤羽站间旅客化，平日早上交通尖峰时段的东北本线（宇都宫线的称呼是从1990年开始）、高崎线中距离列车之一部份运转经过货物线至赤羽站。
1985年9月30日：赤羽线的赤羽站～池袋站间做为埼京线运行开始。
1986年3月3日：前年开业的埼京线（大宫站～池袋站）往新宿站延长、山手货物线的池袋站～新宿站间旅客化。
1988年3月13日：由池袋站发车的东北本线、高崎线中距离列车由东北货物线经过山手货物线列车整日毎小时1班运转开始，。
1990年代：由高崎线、宇都宫线方面经过山手货物线往横须贺线、东海道线的直通临时列车“假期快速”运行开始。
1991年3月19日：“成田特快”运行开始。往新宿、池袋列车自横须贺线品川站开始经过品鹤线～山手货物线运转。
1995年12月1日：至池袋站为止的一部份宇都宫线、高崎线列车（主要为夜间）延长至新宿站发车，池袋站～新宿站间与埼京线同样于山手货物线上行驶。
1996年3月16日：埼京线往惠比寿站延伸，于山手货物线新设置涩谷站与惠比寿站。
1998年3月14日：假期快速“ビュー湘南”・“ビュー鎌倉”运行开始。
“ビュー湘南”是新宿站～平冢站・小田原站间、“ビュー鎌倉”是新宿站～镰仓站间、1日1往复以215系运转，自新宿站开始，经过线路为山手货物线～大崎支线～横须贺线。“ビュー湘南”是在横滨站东海道线月台发车、往东京方向转线。湘南新宿线开始后终止运行。
1998年12月8日：“成田特快”在池袋站发车列车的一部份经由东北货物线改延长至大宫站发车。
湘南新宿线2001年12月1日：随着时刻表的调整开始运转，一天中25往复，为了将来可以在增加班次，开始进行池袋站北侧山手货物线与埼京线的立体交叉工程。
2002年5月：因为池袋站北侧山手货物线与埼京线立体交叉工程的影响，在工程结束以前，山手货物线大冢～池袋间靠近池袋的一部份区间为单线，当时的湘南新宿线时刻表便是以此工程而单线化的前提，因而影响时刻表的编成。
2002年12月1日：随着东京临海高速铁道临海线全线开通与大崎站的埼京线、临海线用月台的开始使用，全列车于大崎站靠站，同时以傍晚→夜间为中心湘南新宿线増发（计38往复），为了防止误乘，“湘南线”早上上行列车名改为“おはようライナー新宿”、傍晚下行列车改为“ホームライナー小田原”。
2004年6月6日：池袋站北侧山手货物线与埼京线立体交叉化工程完工，池袋站南侧与埼京线的平面交差消除，因此湘南新宿线列车可以大幅增班。
2004年10月16日：时刻表调整
湘南新宿线增发（38→64往复）以及全列车南北直通运转开始，运转时间带扩大至全日。
废止新宿站折返列车及宇都宫线、高崎线之池袋站、新宿站折返列车，同时削减一部份东海道线、横须贺线于东京站、横滨站发车列车及宇都宫线、高崎线于上野站发车列车，移往湘南新宿线。这样的调整使以静冈车辆区113系8辆编成（4辆x2连）运转的普通列车（于横浜静冈方面折返）消失。早上・夜间的増发时刻表有许多沿袭改正前宇都宫线、高崎线的池袋站、新宿站折返运转列车。
日间时段东海道线～高崎线系统列车中“特别快速”登场，在高崎线侧停车站也包含替换高崎线于上野发车之日间快速列车“アーバン”，东海道线侧则是为了确保东京发车电车中现况运转列数6班（3班热海发车普通电车・2班小田原发车普通电车・1本热海发车快速アクティー），以追加东京发车列车的形式于湘南新宿线增发。
大船发至大宫但未与宇都宫线直通的普通列车同一时间废止。
随着特别快速的登场，一部高崎线内快速电车的快速运转废止。
统一为全列车E231系连结绿色车厢2辆共15辆编成或10辆编成，一部份区间开始以120km/h运转。
2004年12月31日起至2005年1月1日实施限期的终夜运转，运行于高崎线～横须贺线直通系统，大崎站～大船站间全区间各站停车，但从此以后并没有再度实施，具有实验的性质，之后的终夜运转是在系统宇都宫线～横须贺线系统运行普通列车。
湘南新宿线宇都宫线～横须贺线系统
湘南新宿线普通（横须贺线普通-≪大船-大宫：普通≫-宇都宫线普通）：2001年
湘南新宿线普通（横须贺线普通-≪大船-大宫：普通≫-宇都宫线快速）：2004年※1
东海道线～高崎线系统
湘南新宿线快速（东海道线普通-≪大船-大宫：快速≫-高崎线普通）：2001年※2
湘南新宿线特别快速（东海道线特别快速-≪大船-大宫：特别快速≫-高崎线特别快速）：2004年
※1：南行在大宫以北、北行在大崎以北称为“湘南新宿线快速”
※2：北行在大崎以北称为“湘南新宿普通”
此外，过去高崎线～东海道线系统在高崎线内快速运转，东海道线内各站停车的“快速”是在2001年开业～2004年运行，高崎线内（大宫以北）的停车站与现在的特别快速相同，于惠比寿有停车。
在经由路线中记载，东海道线直通列车是在旧蛇洼信号场～户冢站间与横须贺线列车同一路线行驶，户冢站～大船站间转往东海道线，因此，东海道线系统的列车在大崎站～户冢站间称之为“快速”“特别快速”，横须贺线停车站东户冢站、保土谷站、新川崎站、西大井站等各站通过。
湘南新宿线的东海道线直通列车，于横浜站～户冢站间与横须贺线列车同一路线行驶，于横须贺线月台发车。因此，横浜站与户冢站间要搭乘湘南新宿线东海道线直通小田原方面（南行）列车时，要在横须贺县月台搭车而非东海道线月台。在户冢站是在同一月台对侧发车因此没有问题产生，但是在横浜站两线是在不同月台，如果想要搭乘比较时间近的班次，首先得要先确认要搭乘东海道、横须贺的哪一线再在到该列车月台搭车，如果遇到电车误点，发布列车时刻变更时，必须在狭窄的月台与楼梯移动到别的月台。在大船站里逗子・大船发车与到站在横须贺线月台，小田原・国府津・平冢发车与到站使用东海道线月台，因此在同站要搭乘往新宿・池袋方面（北行）列车，必须要依照列车而变更月台。
在户冢駅因有东海道线与横须贺线（湘南新宿线）的方向别月台，横须贺线与东海道线、往东京方面列车与往新宿方面列车可以相互在同一月台转乘，便利性相当高。但自湘南新宿线东海道线直通列车转乘往横须贺线大船以南时，在户冢站转乘会需要等待后续列车，需依据时间带在大船站转乘先于站内停车中的横须贺线列车。
于首都圏年终年初时实施的终夜运转，在湘南新宿线以往镰仓市鹤冈八幡宫初诣的客人为对象，运行宇都宫线～横须贺线系统的普通列车。
各直通区间内的停车站请参照各路线的条目。
| 直通路线、种类 | 路线名 | 东海道本线（横须贺线※1） | 山手线 | 东北本线 | 直通路线、种类 | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 湘南新宿线内种类 | 大船站 | 户冢站 | 东户冢站 | 保土谷站 | 横滨站 | 新川崎站 | 武藏小杉站※2 | 西大井站 | 大崎站 | 惠比寿站 | 涩谷站 | 新宿站 | 池袋站 | 田端站 | 赤羽站 | 浦和站※3 | 大宫站 | |||||
| 横须贺线※4 | 普通 | 普通 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | － | ● | ● | ● | ● | ● | ● | － | ● | － | ● | 宇都宫线 | 普通 | |
| 普通 | 普通※5 | ● | ● | ● | ● | ● | ● | － | ● | ● | ● | ● | ● | ● | － | ● | － | ● | 快速 | |||
| 东海道线 | 普通 | 快速※6 | ● | ● | － | － | ● | － | － | － | ● | ● | ● | ● | ● | － | ● | － | ● | 高崎线 | 普通 | |
| 特别快速 | 特别快速 | ● | ● | － | － | ● | － | － | － | ● | － | ● | ● | ● | － | ● | － | ● | 特别快速 | |||
往东海道本线小田原站、横须贺线逗子站、宇都宫线（东北本线）宇都宫站、高崎线高崎站及两毛线前桥站直通。但是观光季节时，高崎线～东海道线系统的特别快速会延长运转小田原～热海间1往复。
※1：路线户籍上属东海道本线、行驶横须贺线电车行驶的路线（通称品鹤线）。
※2：预定2009年度开业
※3：预定2012年度开始使用月台
※4：一部份电车于大船站折返。
※5：北行于大崎～大宫间以“湘南新宿线宇都宫线直通快速”来标示与介绍
※6：北行于大崎～大宫间“湘南新宿线高崎线直通普通”来标示与介绍
湘南新宿线千位数字
表示运转系统种类别。
1:湘南新宿线普通（横须贺线：普通～宇都宫线：普通）
2:湘南新宿线快速（东海道线：普通～高崎线：普通）
3:湘南新宿线特别快速（东海道线：特别快速～高崎线：特别快速）
4:湘南新宿线普通（横须贺线：普通～宇都宫线：快速）
百位数字、十位数字
依据上述运转系统，依发车时刻顺序排列，南行（大船方面）由10开始、北行（大宫方面）60开始，但有一部份缺号。
个位数字
全列车列车编号个位数皆为0。
尾数英文字
表示进行方向。
Y:大船方面（东海道线方面、横须贺线方面）
E:大宫方面（高崎线方面、宇都宫线方面）
湘南新宿线在导入东京圏输送管理系统(ATOS)的车站内之自动广播，以同様的顺序进行介绍「まもなく1番線に湘南新宿ライン東海道線直通特別快速小田原行きがまいります。危ないですから黄色い線までお下がり下さい。」〈“在1号线即将到达的是湘南新宿线直通东海道线开往小田原的特别快速列车。为了避免危险请于黄色线后等候。”〉（以新宿站为例）。但是因为内容很繁琐，也有车站省略介绍“湘南新宿线”与“直通路线名”。
车站内的介绍标示：随着湘南新宿线的増发，车站内的介绍标示也产生变化。在刚开始运行时的介绍标示是“东海道线横滨・大船・小田原方面（湘南新宿线）”（以新宿站为例）等以直通方向为主，“湘南新宿线”的字样为副，但是，最近山手线内各站（池袋站、新宿站、涩谷站等）及赤羽站的介绍是“湘南新宿线横滨・大船・小田原・逗子方面”，以“湘南新宿线”表示直通路线名省略，此外，剪票口附近的发车时刻介绍指示器有设置湘南新宿线専用的部分。
路线图标示：在车内的停车站介绍图里，小山车辆中心车辆标示为“湘南新宿线（宇都宫线系统、高崎线系统）・宇都宫线・高崎线”，国府津车辆中心车辆是“东海道线・伊东线・湘南新宿线（东海道线系统）・高崎线”。前者没有东海道・横须贺线东京口的标示线西端只到小田原为止，后者于高崎线上野口只有普通列车的标示线没有“快速アーバン”与“通勤快速”的标示线。
一直以来在“东京近郊路线图”里与东海道线路线色是同色（橘色）的线，描绘的方式是以橘色的线由新川崎方面往横滨方面延伸，与东京发车的橘色线合流，然后这个橘色线由大船往逗子方面延伸，这会让人误以为自东京方面开始的橘色线（东海道线）也与横须贺线是直通，之后于2004年10月16日时刻表调整更新的“东京近郊路线图”里，湘南新宿线使用专用的线（红色），与东京方面发车的东海道・横须贺线及上野发车的高崎・宇都宫线并行描绘，这是为了在路线图上与相邻的线上颜色上方便区分所以使用红色，湘南新宿线的公式路线色并非红色，在车站内的搭乘简介中是使用直通路线的颜色（橘色・蓝色）。
“湘南新宿线”介绍的省略：经过新宿站之后，进入直通路线的北行列车在大宫站以北、南行列车在户冢站以南，利用者已经不需要区分是湘南新宿线列车或东京、上野列车，所以在上述区间车站内的标示与列车目的地告示常常省略“湘南新宿线”。
在湘南新宿线运行开始以后，自宇都宫线・高崎线转入的列车，在新宿・池袋・赤羽各站，北行列车标示中也有省略“湘南新宿线”的时候。
通过大宫～大船之后，在车站及车内的介绍与指示皆不再有“湘南新宿线”的字样（例：北行的车内指示文字从赤羽出发后为“本电车、湘南新宿线直通宇都宫（高崎）线。”，到达大宫后改为“此一电车、宇都宫（高崎）线。”）。另一方面，车外LED式行先表示器通常在全区间皆有“湘南新宿线○○线直通”的字样。其他内容如以下描述：
南行快速在户冢～小田原区间、北行快速在大崎～前桥区间都是各站停车，通常会消去“快速”的标示，但是乘务员常常没有消去“快速”，通常是与东京・上野方面来的普通列车切换同样的标示（“东海道线”或“高崎线”⇔“○○（目的站名)”交互）。“特别快速”因为并非只有湘南新宿线，所以标示不会在途中消除。在快速方面，南行于宫原发车时还没有标示“快速”，到达大宫前到于横滨发车时会标示“快速”，到户冢之前“快速”标示再消失。北行在横滨发车前标示“快速”，到大崎前“快速”标示消失。这一部份与宇都宫线内快速运转的普通同一时机切换（南行到达大宫前“快速”消失，北行大崎到达前标示“快速”）。
南行普通自西大井开始“湘南新宿线横须贺线直通”的终点标示，多半会依乘务员的判断只标示目的站名（“大船”或“逗子”）。“横须贺线”并没有加载E231系的行先表示器设定ROM中。
由新宿方面而来由E231系运行的15辆编成与东京・千叶方面而来由E217系运行的15辆编成在绿色车厢的停车位置不同，因此西大井～镰仓的各站下行月台，湘南新宿线列车月台时刻表文字色会改变做区别，月台上LED的列车介绍标示也会有所不同。有的湘南新宿线的列车会标示“10辆4门”或“15辆4门”。
别
但东京急行电铁与京王电铁等车内或车站标示的路线途中，只写山手线与埼京线，湘南新宿线常被省略。（因为并非正式名称)
1.excite湘南新宿线的时刻表
2.日本の旅．鉄道見聞録．湘南新宿ライン（参考日本铁道之旅网站中对湘南新宿线所有的说明）