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  山手線是東京都心最大的交通動脈,也是東京首都圈鐵路路網的骨幹之一,環狀的執行路線連結都心部眾多主要地區,與橫貫都心部的JR中央總武線構成東京都心兩大都市通勤鐵路。並與大阪的JR大阪環狀線同為日本都市通勤鐵路的代表。在都市發展上,山手線則已大致成為東京都市中心區域與市郊地帶的分界、以及鐵道交通的轉接點。目前全線均採用JR東日本開發的E235系電車執行。  山手線的名稱,來自於古時江戶城西側的「」地區,該線最初興築時行經該區域,因而得名。  由於東京的地鐵路線大多於山手線環狀區間內側交錯佈設,各大私鐵路線也大多自環狀區間外側,向市郊呈放射狀分佈,因此山手線的30個車站當中,有27個是與其他鐵路業者的轉乘站。除了得以轉乘新幹線的傳統轉乘大站——東京站與上野站、以及同樣可轉乘新幹線的品川站之外,西半邊的營運區間亦有池袋站、新宿站、澀谷站等多條私鐵與地鐵路線共同彙集的大型轉乘站,並以這些大型轉乘站為中心發展成數個東京的副都心。儘管現在已有多條地下鐵路線與私鐵路線相互直通執行,但是山手線的地位沒有受到影響。  山手線以擁擠而聞名,其中又以上野站至御徒町站區間最為擁擠,不過近年隨著車廂數的增加和更多新路線的出現,其擁擠狀況已有緩解。

  全線由JR東日本管轄。前身日本國有鐵道(國鐵)時代,五反田-目白段為東京西鐵道管理局管轄,池袋-秋葉原段為東京北鐵道管理局管轄,神田-大崎段為東京南鐵道管理局管轄。  另外,全線根據都包括在大都市近郊區間的「東京近郊區間」,東京地區的(),特定都區市內製度下「東京都區內」()與IC乘車卡「Suica」的首都圈地域。另外,山手線在車費計算上也是一條特殊的路線,也受到「東京山手線內」()的指定,山手線內的車站上下車的乘客,在車費計算的特例也會受到影響。

  山手線電車在環狀的執行路線上,都是循固定方向往復行進。電車執行模式分為「外環」(,順時針方向)與「內環」(,逆時針方向): (時刻表上以大崎站作為電車每一次環狀執行間的分隔站。)  山手線的營運區間與許多其他JR路線的部分營運區間構成平行關係,例如東半邊營運區間與JR東海道新幹線、東北新幹線、東海道線、東北線、京濱東北線、橫須賀線、總武線(快速)、中央線(快速/本線各站停車/中央、總武線各站停車)、常磐線(快速/普通快速)各線平行;西半邊營運區間與JR埼京線、湘南新宿線等平行。由於山手線電車每站皆停,因此具有與其他路線快速列車間相互接駁的功能。而且山手線營運區間的車站間距也比一般鐵路來得短,接近都市軌道運輸系統的平均站距。山手線的平均車站間距離是JR東日本管內路線中最短的,在所有JR集團中也僅次於大阪環狀線(JR西日本)。  此外,在山手線的品川車站 - 田端車站(經由新宿車站)區間,還有一段鐵道路線與山手線並行,被稱作山手貨物線。目前在這條線路上主要行駛的是埼京線、湘南新宿線及特急列車。

  山手線最早的原型為1885年3月1日通車的日本鐵道品川線(私營鐵道;赤羽站～品川站),是當時東京市區第一條南北向縱貫的鐵路線,並與官設鐵道的東海道本線交會。品川線原本是日本鐵道為了連線作為港口的品川、橫濱和東京北部的日本鐵道第一區線計劃的一部分。但是如果在地形起伏較大的山之手地區建設鐵路,技術上和資金上都存在困難,因此在1883年7月28日,日本鐵道第一區線以上野站為起點先行開通。直到2年後的1885年3月1日,當時計劃的路線(品川站～赤羽站)才開通。當時日本鐵道的最南端為上野站,官設鐵道的最北端為新橋站。為了和官設鐵道相連線,一種方案是直接建設連線這兩站的鐵路。這種方案雖然距離最短,但是因為需要穿過東京市中心的下町,建設上有較大的困難。而沿著山之手地區鋪設鐵路的另一種方案雖然距離較長,但是當時沿線人口較少,鋪設鐵路相對容易,所以最終選擇了後者。營業最初在新橋站-品川站-赤羽站之間每天有4列往返列車行駛。  1891年9月1日,日本鐵道第一區線至第五區線全部通車,東京和東北地方得以以鐵路相連線。與此同時,日本鐵道開始計劃建設土浦線(1901年改稱為海岸線,現在的常磐線)與品川、橫濱方面的聯絡線。土浦線經過土浦站-南千住站-田端站連線了茨城縣的土浦、水戶地區和東京北部,於1896年12月25日通車。1903年4月1日,這段連線田端站和池袋站的聯絡線(山手線支線)隨著池袋站的開始運營正式通車。當初聯絡線規劃以目白站為終點,但是因為目白站周邊難以取得用以擴張車站的土地,最終改為在池袋站與品川線交匯。這個規劃使得駒込站與巢鴨站之間的線路呈西南走向,而在大冢站附近轉向西北。這條聯絡線最初被稱為豐島線,在開業前的1901年11月16日與品川線合稱為山手線。  山手線支線通車後,山手線承擔了東北線、信越線、常磐線、中央線和東海道線連線的任務。由於日俄戰爭爆發,鐵路貨物運輸量大幅增加,因此從1904年新宿站-池袋站間的線路開始,至1910年,除池袋站-赤羽站區間外全線實現複線化。  隨著新的東京站完工啟用,1919年,山手線的營運區間一度與延伸通車至東京站的中央線連線,形成「の」字形的運轉方式(中野站～東京站～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,山手線才真正轉變為環狀的營運區間。原本山手線電車于田端站～田町站段,與京濱線(也就是後來的京濱東北線)電車共享軌道,1956年11月19日,東海道本線電車線及東北本線電車線雙複線軌道增設完成,山手線電車與京濱東北線電車分離執行,各自使用獨立的軌道設施。1972年,赤羽站～池袋站段與山手線分離,1985年與新建的東北本線別線,組成「埼京線」執行系統。  為配合2020年春季啟用的高輪Gateway車站而調整品川站與田町站間軌道,JR東日本於2019年11月16日清晨首班車時間至下午4時為止,停駛大崎經東京至上野間路段的山手線列車,這次為JR東日本成立以來,山手線因應工程的首次大規模停駛列車。  2020年3月14日,高輪gateway站啟用,是山手線繼西日暮裡站於1971年開業後時隔49年來設定的新站。

  山手線最早曾長期讀作「」(Yamanote-sen)。然而在盟軍佔領時期,依駐日盟軍總司令部(GHQ)的指示,「山手線」的日文平假名與羅馬字拼音,都是直接依漢字發音拼為「やまてせん」(Yamate-sen;Yamate Line)。但是自1971年起,當時的經營者—日本國有鐵道(JNR,1987年民營化為JR)決定將「山手線」全面統一拼為「やまのてせん」(Yamanote-sen;Yamanote Line)。關於作出這個改變的原因,有兩種說法:國鐵方向認為,依路線名稱的起源來看,「山手」拼成「やまのて」比較合理;另一種說法則是為了避免與橫濱的根岸線「山手站」(やまてえき),以及後來興建的神戶市營地下鐵「山手線」(依舊拼為「やまてせん」)相互混淆。

  E231系電車的行車方向表示:

  此處列出山手線的各站、營業距離、接續路線、所在地,順著車站編號由東京站起以內環方向至東京站。《鐵道要覽》記載的山手線正式起點是品川站,終點是田端站,執行系統上的起終點是大崎站。  山手線站間距離最長路段是大崎站-品川站間,達2公里,最短路段是日暮裡站-西日暮裡站間,只有500米。  目黑站-惠比壽站間通過目黑區,巢鴨站-駒込站間通過文京區,神田站-東京站間通過中央區,但沒有設站。

  品川站-池袋站-田端站間曾設有的訊號場。()內是品川站起計的營業距離。
山手線()是位於日本東京的鐵路線,由東日本旅客鐵道(JR東日本)營運。其主要有下列4種定義,但大多是指定義2,包括JR東日本的旅客資訊以及執行管理: