本路線は「中央線」と「中央本線」の2通りの名称で呼ばれている。国土交通省などの公文書や鉄道要覧では中央線の名称が使用されることが多いが、JR各社を始めとする民間では、両方の名称が混用されているのが実態である。

一方、本路線の東京近郊を走る通勤型電車（各駅停車、快速電車）については中央線と呼ばれ、中央本線とは呼ばれていない。ただし、これは路線の名称ではなく列車の名称として用いられているもので、特急型車両や近郊型車両については同じ区間を走っていても、中央本線と呼ばれることがある。

この複雑な使い分けは、歴史的な経緯によるものである。国鉄時代の線路名称公告では、中央本線（本路線）とその支線（五日市線など）を指す総称として、中央線の名称が使用されていた。また、東京近郊を走る通勤型電車（国電）も中央線と呼ばれていた。しかし、国鉄分割民営化の際に策定された「日本国有鉄道の事業等の引継ぎ並びに権利及び義務の承継等に関する基本計画」<ref>『官報』昭和61年12月20日号（第17956号）</ref>において、本路線の名称が中央線とされたため、従来は中央本線と呼ばれていた本路線に対しても、公文書を中心に中央線という名称が使われるようになったのである。