東京地区の電車特定区間の運転系統の一つで、東京都心と東京都中・西部の多摩地域の各都市とを結び、また都心部では各新幹線の接続する東京駅と副都心のひとつである新宿とを結ぶ役割を担っている。基本的な運行系統としては主に電車特定区間内の東京駅 - 高尾駅間を運行するが、一部は大月駅や青梅線青梅駅（上りのみ奥多摩駅発の設定あり）、五日市線武蔵五日市駅（青梅線経由）、八高線高麗川駅（同）、富士急行線河口湖駅まで運行される。

中央本線の沿革の兼ね合いや運行系統のため、東京圏で単に「中央線」と言う場合には、中央線快速電車を指す場合が多い。この運転系統の駅構内での案内方法は、東京駅 - 神田駅間と武蔵境駅 - 高尾駅間（複線区間）では「中央線」、御茶ノ水駅 - 三鷹駅間（複々線区間）では「中央線（快速）」と案内される。ラインカラーは、かつて運行されていた101系電車の車体色に採用されたオレンジバーミリオン（、国鉄朱色1号）。後に201系電車の車体色およびE233系電車の帯色にも受け継がれ、旅客案内などにも使用されている。なお、本系統に限らず、JR東日本の東京近郊区間では、路線案内に用いる色と車体の色との一致を徹底している。

御茶ノ水駅 - 三鷹駅間では複々線区間となっており、快速系電車は急行線を走行し、並行する緩行線は各駅停車の電車（黄色の帯の電車）が走行する。中央線は貨客分離を優先とした大改修を行った上で旅客化されていることや、改修に際して渡り線を複々線区間の出入口に当たる地点にのみ設けた関係で、各駅停車以外は快速も特急もすべて急行線で運行されている。そのため、特急の通過待ちをしている快速が緩行線の各駅停車に追い抜かれるダイヤがある。

日本の鉄道の中では定時性はあまり良くない。ラッシュ時に5 - 6分程度の遅れが頻繁に発生するので、終日定時運行するのは1か月で1日あるかないかである。これは乗客の多さと、1時間に最大30本という超過密ダイヤが主な原因である。2分に1本のペースは、10両編成での高速鉄道運行の限界である。他にも、人身事故の多さや、30分に1本走る特急や特別快速、通勤ライナーなど多種多様な列車種別があること、青梅線などの支線が多く運行形態が複雑などといった理由もある。常磐線や東海道線などが15両編成で運転できるのに対して、中央線では最大10両編成であるため、混雑緩和が難しい。