JR各線が集中する日本有数のターミナル駅である東海道本線の起点・東京駅を出ると、東京都心を細かくカーブしながら進み、品川駅まで東海道線・山手線・京浜東北線・東海道新幹線が並行する。また同区間には地下路線として横須賀線および都営地下鉄浅草線 - 京急本線も並行している。横浜まではおおむね国道15号（第一京浜）と並行し、南南西に向けて路線が延びる。途中田町駅付近で上下線が分かれ、間に田町車両センターを挟む。なお、同センターは東北本線の東京 - 上野延伸開業後には大部分の機能が尾久車両センターに移転する予定である。間もなく横須賀線が地上に出て合流、上下線が合流して品川駅に到る。

品川を過ぎると東海道新幹線、山手線、品鶴線（横須賀線列車の走行経路）が右手に分かれ、市街地を抜け住宅街を走る。多摩川を渡ると川崎駅。川崎駅 - 横浜間は工場や倉庫、その中継貨物施設の中を通過する。南武線が右手に分かれ、南武線浜川崎支線を潜ると横浜市に入る。左手から東海道貨物線、右手から品鶴線が合流し、鶴見川を渡り鶴見駅を通過する。この先大船まで横須賀線の線路が東海道線と並走する。また、この付近から横浜駅まで京急本線が並行し、開かずの踏切として有名な総持寺踏切を通過すると鶴見線をくぐる。京急本線生麦駅付近で東海道貨物線が地下に潜り右手に分岐、間もなく貨物線の支線（高島線）も左手に分かれる。東神奈川駅付近で右手から横浜線が合流、右手に国道1号（第二京浜）が並行し、横浜駅へ至る。横浜付近はかつて海岸沿いを走行していたが、現在は埋められてそこに横浜駅が建設され、さらにその東口にはショッピング街が広がっており、海の気配はあまり感じられない。横浜そごう東側の横浜ベイクォーター2階から繋がる桟橋にはみなとみらい21（ぷかり桟橋）・赤レンガ倉庫・山下埠頭（氷川丸前）行きのシーバスが発着する。

横浜を過ぎると根岸線と京急本線が左手に、西横浜駅付近で相鉄本線が右手に分かれ、市街地を抜けて住宅街を走る。左手に国道1号（東海道）が並行すると左にカーブする。ここから北側の多摩丘陵、南側の三浦丘陵に挟まれた谷を縫って走り、横須賀線線路上のみにホームのある保土ヶ谷駅と東戸塚駅を通過。この間にある清水谷戸トンネルは日本の鉄道トンネルとしては現役最古のものである。横浜羽沢駅方面へ分かれていた東海道貨物線が再び並走し、開かずの踏切として有名な国道1号の踏切（戸塚大踏切）を通過すると戸塚駅、さらに栄区に入ると左手から根岸線が合流、市街地に入り、大船駅となる。