MARS系统中的山手线是除去代代木站~新宿站、包括田端站~日暮里站的土建山手线。

东京站起计营业里程100km~200km的范围所在的车站到发的乘车券，或是1km~200km的范围所在的车站到发的一部分特别企划乘车券显示的车费计算上的名称。

山手线是东京都心最大的交通动脉，也是东京首都圈铁路网络的骨干之一，环状的运行线路连结都心部众多主要地区。在都市发展上，山手线已大致成为东京都市中心区域与市郊地带的分界、以及铁道交通的转接点。

由于地下铁路线大多与山手线环状区间内侧交错布设，私铁也大多自环状区间外侧，向市郊呈放射状分布，因此山手线的换乘站极多。除了得以转乘新干线的转乘大站——东京站、上野站和品川站之外，山手线营运区间亦有池袋站、新宿站、涩谷站等多条私铁与地铁汇集的大型转乘站伴随城市副中心的发展而出现，尽管已有多条地铁线与私铁线相互直通运转，但是山手线的地位并未受到影响。

由于山手线连接东京多个新中心，虽然与都营地下铁直通运行，近郊列车直接进入都心，但山手线乘车混杂率仍高达250%。为了解决相关问题，JR东日本将山手货物线客运化，又新增加上野东京线缓解客流，新建设埼京线等线路。2015年山手线内回、外回混杂率均低于170%。

除了日常通勤通学，外国游客也是山手线主要使用对象，为此JR东日本特别成立山手线项目团队，在2018年发布了《TOKYO MOVING ROUND》杂志，用来介绍沿线历史和知名店铺。

山手线最早的原型为1885年3月1日通车的日本铁道品川线赤羽站~品川站，是当时东京市区第一条南北向纵贯的铁路线，并与官设铁道的东海道本线交会。品川线原本是日本铁道为了连接作为港口的品川、横滨和东京北部的日本铁道第一区线计划的一部分。但是如果在地形起伏较大的山之手地区建设铁路，技术上和资金上都存在困难，因此在1883年7月28日，日本铁道第一区线以上野站为起点先行开通。直到2年后的1885年3月1日，当时计划的路线品川站~赤羽站才开通。当时日本铁道的最南端为上野站，官设铁道的最北端为新桥站。为了和官设铁道相连接，一种方案是直接建设连接这两站的铁路。这种方案虽然距离最短，但是因为需要穿过东京市中心的下町，建设上有较大的困难。而沿着山之手地区铺设铁路的另一种方案虽然距离较长，但是当时沿线人口较少，铺设铁路相对容易，所以最终选择了后者。营业最初在新桥站~品川站~赤羽站间每天有4列往返列车行驶。

1891年9月1日，日本铁道第一区线至第五区线全部通车，东京地区和东北地方得以以铁路相连接。与此同时，日本铁道开始计划建设土浦线（今：常磐线）与品川 · 横滨方面的联络线。土浦线经过土浦站~南千住站~田端站连接了茨城县的土浦 · 水户地区和东京北部，于1896年12月25日通车。1903年4月1日，这段连接田端站和池袋站的联络线随着池袋站的开始运营正式通车。当初联络线规划以目白站为终点，但是因为目白站周边难以取得用以扩张车站的土地，最终改为在池袋站与品川线交汇。这个规划使得驹込站与巢鸭站之间的线路呈西南走向，而在大冢站附近转向西北。这条联络线最初被称为丰岛线，在开业前的1901年11月16日与品川线合称为山手线。

山手线支线通车后，山手线承担了东北本线、信越本线、常磐线、中央本线和东海道本线连接的任务。由于日俄战争爆发，铁路货物运输量大幅增加，因此从1904年新宿站~池袋站间的线路开始，至1910年除池袋站~赤羽站区间外全线实现复线化。

随着新的东京站完工启用，1919年山手线的运营区间一度与延伸通车至东京站的中央线连接，形成“の”字形的运行方式（中野站~东京站~品川站~池袋站~上野站）。直到1925年11月1日，上野站~神田站段完工，山手线才真正转变为环状的运营区间。原本山手线电车于田端站~田町站段，与京滨线（今：京滨东北线）电车共用轨道，1956年11月19日东海道本线架空电缆及东北本线架空电缆双复线轨道增设完成，山手线电车与京滨东北线电车分离运行，各自使用独立的轨道设施。1972年，赤羽站~池袋站段与山手线分离，1985年与新建的东北本线别线，组成“埼京线”运行系统。

1872年6月12日，官设铁道品川站~横滨站开业。10月4日，官设铁道新桥站~品川站开业。

1883年7月28日，日本铁道上野站~熊谷站开业。

1885年3月1日，日本铁道品川线品川站~赤羽站开业。

1890年11月1日，日本铁道上野站~秋叶原站货物线开业。

1901年8月1日，官设铁道大井联络所（今：大井町站）~大崎站开业。8月8日，日本铁道决定将品川线与丰岛线（未开业）整合成为山手线

1903年4月1日，日本铁道山手线池袋站~田端站开业。

1906年11月1日，日本铁道被国有化。

1909年10月12日，依据《国有铁道线路名称制定》将赤羽站~品川站、池袋站~田端站和大井联络所~大崎站定名为“山手线”。12月16日，东海道本线品川站~乌森站（今：新桥站）开业。

1910年6月25日，东海道本线乌森站~有乐町站开业。9月15日，东海道本线有乐町站~吴服桥站（废止）开业。

1923年9月1日，关东大地震造成有乐町站、新桥站、滨松町站、莺谷站和上野站失火被毁。

1925年11月1日，东北本线神田站~上野站开业，山手线开始环形运营。

1945年4月13日，第二次世界大战太平洋战场盟军对日本实施空袭，田端站、莺谷站、驹込站、高田马场站、池袋站和池袋电车区被毁。5月24日，空袭造成五反田站和惠比寿站被毁。5月25日，空袭造成东京站被毁，全线停运。5月29日，线路再开。

1956年11月19日，田端站~田町站新线路铺设完成，山手线与京滨东北线分离。

1965年7月31日，品川站内，一列内环列车与一列回送列车侧面相撞，事故造成15人受伤。

1971年11月14日，池袋站2号站台停车中的山手线列车内，激进派与警察机动队发生冲突，使用燃烧瓶造成2人受伤。

1987年4月1日，国铁分割民营化，线路划归东日本旅客铁道管辖。

1990年6月8日，JR东日本在山手线推出广告包租列车“AD Train”，所有车厢内广告由一家企业全部承包。

1992年5月21日，山手线列车开始安装防跌落挡板。8月1日，全班次禁烟。

2000年12月31日，为了迎接21世纪到来，山手线开行临时列车“21GO”，该列车在2000年最后一天和2001年第一天连接的夜晚运行，由于列车名称的原因，本次临时列车由215系担任。

2009年9月7日~12月1日，为庆祝“山手线”命名100周年，E231系500番台采用昭和30年旧国电颜色涂装，车身附有明治制果株式会社的广告。

2015年4月12日，山手线神田站~秋叶原站间，一个已经废止正在拆除的架线柱超过施工界限倾倒在铁轨上，造成山手线和京滨东北线长时间停运，41万人受影响。

2019年11月16日，为建设新车站，上野站~东京站~大崎站停运至16时恢复。

2020年3月14日，新车站高轮Gateway站开业。

2021年10月23日，山手线涩谷站内回线路切换，开始使用特殊时刻表运行。10月25日，恢复正常时刻表。

2023年1月7日，山手线涩谷站外回线路切换，开始使用特殊时刻表运行。1月9日，恢复正常时刻表。

“山手线”名称来自于“山之手”和“下町”这两个对立词，线路开业申请书记载为“山之手线”，但开业时使用了“山手线”这一名称，但依旧读为“やまのてせん（Yamanote sen）”并保持至太平洋战争前。日本投降后驻日盟军司令部（GHQ/SCAP）要求对铁路名称进行罗马音标记，鉴于山手线在日本国铁内部被称呼为“ヤマテ”，因此采用“Yamate Loop Line”进行标记，“やまてせん（Yamate sen）”被固定下来。

1971年3月7日日本国铁恢复了山手线“やまのてせん（Yamanote sen）”的名称，关于作出这个改变的原因有两种说法：一种是日本国铁认为，依路线名称起源来看，“山手”拼成“やまのて”比较合理；另一种是为了避免与横滨的根岸线山手站（やまてえき），以及后来兴建的神户市地铁山手线（やまてせん）相互混淆。

备注：

在山手线的日暮里或者上野（需要步行至京成上野站才能换乘Skyliner）下车，乘坐京成本线或者Skyliner、Access特快，以及在池袋站、新宿站、涩谷站、品川站和东京站乘坐成田特快（N'EX）就可以到达成田机场

山手线作为连接首都圈放射线的环线，实施了高强度运行。

由于山手线运行系统是由东北本线、东海道本线和山手线等多个区间拼接形成的，呈现环形运行的样子，因此在方向区分上不是通过上行下行区分，而是被划分为内回和外回。

为了满足东京都的旅客需求，山手线的发车数量非常多。

虽然时刻表非常密集，但是平日早高峰的班次还是比中央线快速要少。

这是因为在新宿站等人流量大的车站需要更多的时间上下乘客，所以无法继续缩短山手线的运行间隔。虽然中央线快速在新宿站也需要耗费大量时间，但是中央线快速每个方向的车站都被设计为1面2线，同一个方向的快速列车和普通列车可以接替发车，但山手线由于占地原因无法像中央线快速那样修建更大规模的车站。

山手线运行的列车除特殊的临时团体列车外没有其他列车种类的设定，全部各站停车，列车时刻表没有同向超越的情况。一圈的里程为34.5km，除去起点终点的停车时间，全程需要59分钟。

山手线本身没有列车类别设定，但是在京滨东北线快速运行的白天时段，山手线实行了在并行区间作为京滨东北线各站停车作用的缓急分离运行。京滨东北线的快速停车站之间，特别是田端站~上野方向间、上野站~东京方向间、秋叶原站~滨松町方向间和东京站~滨松町方向间的各区间乘车情况不同，利用京滨东北线的快速列车可以更快速通过，但是由于二者运行间隔不同，即使是利用更快速的京滨东北线也不一定能早到目的地。

山手线与大阪环状线不同，没有大阪环状线中的从其他线路直通运行而来的班次，也没有在环状线路中间折返的班次。

列车投入运行后一般都会在同一个内回或外回中运行，以途中的车站作为终点站的班次只有上午去池袋站和每天晚上去品川站和大崎站的列车。

列车上的方向指示屏幕主要使用东京站、上野站、池袋站、新宿站、涩谷站和品川站的排列组合来实现，一般选择使用距离本列车行驶方向最近的两个车站来表示成“○○・○○方向”的样子。

内回：

外回：

列车编号以时刻表上的分界点——大崎站为标准。

外回用奇数，

内回用偶数，

列车编号的组成：大崎站几点出发（24小时制）+该列车当日编号+G。

耗时1小时回到大崎站的列车会在更换编号后继续运行，但是到大崎站就停止运行的列车除外。

其他车站发车的班次，且在00分前从大崎站发车的，列车编号前两位为“始发站出发时间（24小时制）-1”。

山手线平日外回328班，内回322班，总计650班/日。

山手线周六休息日外回297班，内回286班，总计583班/日。

根据2007年3月18日的时刻表修正，外回在工作日的早上高峰时增加1班，傍晚高峰时削减1班，整体运行没有变化，休息日也没有变动，但是内回在工作日减少4班，周六和休息日减少5班。本次修改后，使得列车之间间隔2分25秒，1小时就可以运行25班。能进行这种修改的原因是因为山手线列车从205系更换成了E231系，车辆搭载的模拟ATC变成了数字ATC，运行间隔可以节约1分钟~1分钟40秒。

每年10月的休息日都会有不停车的临时团体列车经过山手线，这是由大崎市及其周边城市议会主办的“しながわ梦さん桥”活动，列车会从大崎站出发后绕行山手线一圈再回到大崎站，2006年前在内回运行，2007年后在外回运行。2016年10月运行的时候使用了当时新投入的E235系01编成，2017年时是第30次运行。

除此以外，每年8月最后一个星期六是JR东日本东京综合车辆中心的开放日，还会开行由企划申请者才可乘坐的团体列车，运行模式与“しながわ梦さん桥”活动一致。

山手线在跨年夜通宵运行，外回间隔10分钟，内回间隔12分钟。

原宿站会在参拜明治神宫人流高峰的时候开放使用临时站台。2020年3月21日原宿站临时站台被改造成正式站台并开始使用，这也使得原宿站成为了不对称的2面2线结构。

山手线是东京都的交通命脉。为了与东京地下铁竞争，票价相对便宜。无论乘坐山手线的内回还是外回，票价始终在140~260日元之间，IC卡乘坐时133~259日元之间，儿童票半价。

E235系0型——2015年11月30日开始

（详情跳转JR东日本E235系电力动车组）

モハ10型

101系（车身全为黄色涂装）——1961年9月~1968年10月

103系——1963年12月~1988年6月26日

205系0型——1985年3月25日~2005年4月17日

E231系500型——2002年4月21日~2020年1月20日（已移交至总武·缓行线）

E235系电车实际于2016年3月下线，2015年11月30日下午在大冢站开始运营，但因其制动系统存在严重问题，被迫停运进行检查。E235系已于2017年春天开始量产，2020年1月E231系500番台全部转配他线，此后山手线只有E235系0番台一种车型运行。

山手货物线是指在山手线品川站~田端站与山手线并行的复线的通称，简称“山货”。主要由埼京线和湘南新宿线列车使用。

大正时期山手线客运事业发展，为了对山手线进行复复线化而通过在田端站借用东北本线货物线连接大崎站站台北侧的大崎支线，最终在品川站汇入横须贺线来修建山手货物线，并通过山手货物线进行货物中继。

20世纪60年代，山手货物线达到运输极限，于是准备修建新的环状线，因此1973年武藏野线开通。随着1986年埼京线进入，2001年湘南新宿线进入，山手货物线的货运功能已经相当低下。

同样天皇用来出行的御召列车也通过山手货物线进出原宿站。