日本国有鉄道（国鉄）時代の『日本国有鉄道線路名称』では、本路線を指す名称として東海道本線が使われており、東海道線の名称は東海道本線およびその支線だけでなく、山手線、横須賀線、御殿場線、身延線、飯田線、武豊線、福知山線などを支線として含む総称として使われていた。しかし、国鉄が分割民営化された際に策定された「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>においては、本路線の（山手線などを含まない）名称が「東海道線」と定められている。以降、両方の名称が並立して使用されている。例えば国土交通省発行の文書や鉄道要覧では「東海道線」の名称が使われ、JRの線路名称公告では「東海道本線」の名称が使われている。ただし、国土交通省やJR各社のウェブサイトにおいても両方の名称が混用されている。

また、「東海道線」の名称は、本路線を運行する列車の呼び名としても使用されている。東京近郊では前述のように、本路線に乗り入れている横須賀線電車や京浜東北線電車などと区別する形で、東京 - 熱海方面の中距離電車運転系統の呼称として旅客案内（駅・車内の放送、行先表示）などに用いられている。

一方、1988年3月にJR西日本が愛称（琵琶湖線、JR京都線、JR神戸線）を定めた区間については、旅客案内や各マスメディアによって呼称が異なっている。JR西日本の旅客案内においては愛称が優先して使われている<ref>たとえば米原駅においては、米原以西については愛称である「琵琶湖線」と案内されているのに対し、米原以東については「東海道線」と、別の路線として明確に区切って案内されている。</ref>。近畿地方のローカルテレビニュース、神戸新聞や京都新聞、地方裁判所の土地公示広告、都市再生機構や民間不動産会社の広告、一部の地図帳（カーナビ、ネット地図を含む）などでは愛称の使用が一般的であるが、朝日新聞・朝日放送 (ABC)以外の日本全国版ニュース番組や新聞、Yahoo! JAPANの路線検索などでは東海道（本）線を使用している。