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  JR東日本於2002年公佈東北縱貫線計劃(),重建因轉移路廊予東北新幹線使用而切斷的上野站至東京站間東北本線列車線,令原本以上野站為起點的東北本線中距離列車班次(包括宇都宮線、高崎線及常磐線)延長到東京站,連線東海道本線列車線並相互直通執行,形成一個與湘南新宿線並行的新執行系統。路線在途中不設站,即列車有專用的執行路線,繞過平行的京濱東北線和山手線(上述兩線正式編制為東北本線的電車線,電車線指供短距離或各站停車列車行駛的路線)的神田、秋葉原、御徒町三站,從上野站直達東京站。JR東日本曾考慮將秋葉原站納入設站,但因工程費用及站區空間不足等問題而作罷。  完成後上述三條路線的列車可直達東京、新橋、品川、川崎、橫濱等東京都心及首都圈南部主要車站。除了方便旅客搭乘外,還可舒緩京濱東北線和山手線在繁忙時間的擠擁情況,並增加車輛排程及管理方面的彈性。工程原預計耗資300億日圓,其後向上修訂為400億日圓,全數由JR東日本承擔。2008年5月30日動工,當時預定2014年中完工、同年底通車。JR東日本於2013年12月9日宣佈將此路線命名為「上野東京線」,並在2015年3月14日隨著時刻表調整而與北陸新幹線長野-金澤段同日通車。  來往熱海站至黑磯站的普通列車,是目前上野東京線行駛距離最長的班次,達267.9公里,行車時間約4小時50分鐘,貫穿靜岡、神奈川、東京、埼玉、茨城及栃木一都五縣。

  自1885年開業起,東北本線列車線一直以上野站為實際起點站(記錄上東北本線是以東京站為起點站,包含京濱東北線、山手線等電車線),但因為貨運需要而設有連線東京站東海道本線列車線月臺的聯絡線。除了貨運和車輛排程外,這條聯絡線也曾經供優等列車及中距離列車班次直通來往東北本線和東海道本線的列車線。同盟國軍事佔領日本期間,在1946年起執行的「Yankee Limited」也利用此聯絡線來往關東及東北地方。  日本國有鐵道(日本國鐵,JR東日本前身)在興建東北新幹線東京段時,因沒有適合的土地興建上野站-東京站的路段,於1983年1月31日決定廢除該聯絡線並拆卸部分路段,然後利用騰出的空間(主要是秋葉原-神田段)興建。該聯絡線被廢除後,東北本線列車線和東海道本線列車線被完全分割成兩個獨立的執行系統,兩段剩下未被拆除的軌道分別被用作兩條路線的停車線。而東北新幹線至東京站一段最終於1991年6月20日開業,上越新幹線及其後開業的山形、秋田及北陸(長野)新幹線均使用該路段進入東京站。  但同時受此決定的影響,東北本線列車線(宇都宮線)、高崎線及常磐線的優等列車及中距離列車班次未能進入東京站,令這些路線的所有乘客必須於上野站換乘電車線——京濱東北線或山手線才能前往東京站,加上原有的乘客,導致京濱東北線和山手線在繁忙時間嚴重擁擠,出現飽和情況。因此這些中距離路線途經各縣均要求政府及JR東日本重新連線這段路線,而運輸省的(今)在2000年1月27日所提出的,亦於2000年將此路線指定為「應於2015年或以前開業的鐵路路線」。加上JR東日本的強烈意願,獲得指示後於2002年3月27日發表計劃。計劃主要在現有東北新幹線軌道上方建設新線,連線兩線原有的軌道,預定於2009年度末完成。  計劃公佈後,遭沿線的臺東區上野、御徒町地區和千代田區神田地區的居民反對,並向JR東日本反映意見。受到反對影響,原定於2004年度中完成的環境評估報告需大幅延遲至2009年度末。期間不滿意JR東日本回應的神田地區居民於2007年8月1日入稟東京地方裁判所要求停工。經過5年審訊,東京地方裁判所最終於2012年9月24日判居民敗訴。  正式的環境評估報告已於2007年9月獲得通過並公開。其後工程於2008年5月正式展開,初期預計2013年度完成,其後受東日本大震災等因素影響而修訂計劃,延後至預計2014年度完成,最終在2015年投入使用。

  做為執行系統,上野東京線被設定為宇都宮線、高崎線—東海道線的系統,與常磐線—品川站的系統。宇都宮線、高崎線為東京開出(北行)往品川(南行)、東海道線為上野站到發的列車執行。同時,上野站到發的宇都宮線、高崎線列車被設定為於上野東京線執行時間帶時主要以「地平月臺」到發、東京站到發的東海道線內的普通列車被設定只限早朝、深夜。  所有類別停靠上野-品川之間的東京站、新橋站(特急除外)。  另外,與湘南新宿線不同,被設定不與橫須賀線進行直通執行(臨時急行列車「」除外)。

  此處為與湘南新宿線對比,僅收錄大宮-大船間路段。
上野東京線()是位於日本關東地方的區域鐵路系統(執行系統),由東日本旅客鐵道(JR東日本)營運。該系統以重建東京站與上野站之間、長度約3.6公里的東北本線列車線為基礎,貫通東海道本線與東北本線,並與既有的鐵路路線直通執行,將通往首都圈郊區的東海道線(東海道本線)與宇都宮線(東北本線)、高崎線、常磐線串聯起來。2008年動工興建,2015年3月14日通車營運,是繼湘南新宿線之後,JR東日本在首都圈第二個中距離列車服務系統。