青梅線（おうめせん）は、東京都立川市の立川駅から西多摩郡奥多摩町の奥多摩駅を結ぶ東日本旅客鉄道（JR東日本）の鉄道路線（幹線）である。駅ナンバリングで使われる路線記号はJC直通先の中央線快速（Chūō）、および五日市線と同じ。。ラインカラーは中央線と共通のオレンジバーミリオン（）が使用されている。青梅駅 - 奥多摩駅間には「東京アドベンチャーライン」という愛称が付けられている - 東日本旅客鉄道八王子支社（2018年9月14日）2023年1月28日閲覧。
東京都下多摩地域の北西部を走る。青梅駅以東では中央線電車の乗り入れが多く、東京都区部への通勤輸送の一角を担っている。一方、奥多摩地区への観光路線としての性格も併せ持つ。全線で多摩川左岸に沿って走り、多摩川本流を横断することはない。
路線データ 路線距離（営業キロ）： 東日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）： 立川駅 - 奥多摩駅間 37.2 km『歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR』通巻38号「青梅線・鶴見線・南武線・五日市線」5頁 日本貨物鉄道（第二種鉄道事業者）： 立川駅 - 拝島駅間 6.9 km 軌間：1,067 mm 駅数：25（起点駅含む） 青梅線所属駅に限定する場合、中央本線所属の立川駅『停車場変遷大事典 国鉄・JR編』JTB 1998年 が除外された24駅となる。なお、八高線・五日市線と接続する拝島駅は青梅線所属駅である。 三線区間：立川駅 - 西立川駅間 1.9 km（うち1線は青梅短絡線） 複線区間：西立川駅 - 東青梅駅手前間 17.2 km 電化区間：全線（直流1,500 V） 閉塞方式：複線自動閉塞式（右記以外）、単線自動閉塞式（東青梅駅以西および青梅短絡線） 保安装置：ATS-P 運転指令所： 立川駅 - 青梅駅間 東京総合指令室 (ATOS) 青梅駅 - 奥多摩駅間 八王子指令室
JR東日本の駅業務については、立川駅 - 西立川駅間が立川事業本部、東中神駅 - 奥多摩駅間が八王子事業本部の管轄である。線路設備管理については全区間とも八王子事業本部の管轄である。
全区間が旅客営業規則の定める「東京近郊区間」およびIC乗車カード「Suica」の首都圏エリアに含まれている。
歴史
立川駅 - 御嶽駅間は青梅電気鉄道が敷設した私鉄だったが、戦時買収により国有化された。また、御嶽駅 - 氷川駅（現・奥多摩駅）間は奥多摩電気鉄道が建設中の未成線が同時に買収され、国有鉄道として開業した区間である『歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR』通巻38号「青梅線・鶴見線・南武線・五日市線」10-11頁。奥多摩電気鉄道は奥多摩工業と社名を変更し、石灰石の採掘・運送会社として現存している『歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR』通巻38号「青梅線・鶴見線・南武線・五日市線」11頁。
国有化後、法人としての青梅電気鉄道はいったん解散を決議したが、実際は解散しなかった。そして買収路線復帰運動の際に受け皿会社として活動を再開した。しかし路線が再び同社の手に戻ることはなく、清算会社としてしばらく存続した後に1995年（平成7年）に解散している。
青梅電気鉄道が第二次世界大戦前に兼営していた路線バス事業は、子会社であった奥多摩振興（現・西東京バス）に移管された。奥多摩振興は西東京バス青梅営業所の母体となった会社であり、西東京バスが成立する際は奥多摩振興が存続会社となって3社（奥多摩振興のほか、高尾自動車、五王自動車）が合併した。青梅線沿線では、現在も西東京バスの路線が運行されている。また青梅市内の青梅駅 - 御嶽駅間では、青梅線にほぼ並行する形で都営バス青梅支所の路線が運行されている。
国鉄分割民営化によりJR東日本の路線となってからは、イギリスから輸入したクリップ式枕木（レールをボルトではなくクリップで留める）や、利用客が遠隔センターと通信回線を通じて会話する方式の無人式指定券自動券売機「もしもし券売機Kaeruくん」など、新システムの先行導入テストが行われることが多い。
元々石灰石の輸送を主目的に建設されたため、かつては貨物列車主体のダイヤが組まれており、乗客からは「青梅線 ヒトより砂利が 偉く見え」と揶揄された鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2023年9月号特集「青梅・五日市線」pp.68 - 69。。過去には沿線の各駅からセメントや砂利輸送を運び出す専用鉄道が分岐していたほか、小河内ダムの建設にあたっては、氷川駅（現・奥多摩駅）から水根駅まで東京都水道局小河内線が建設され、ダム建設の資材輸送に大きな役割を果たした鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2023年9月号特集「青梅・五日市線」pp.23 - 25。。
青梅鉄道・青梅電気鉄道 1892年（明治25年）6月21日：青梅鉄道に対し鉄道敷設免許状下付（北多摩郡立川村-西多摩郡青梅町間）[ 「鉄道布設免許状下付」『官報』1892年6月29日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1894年（明治27年）11月19日：青梅鉄道 立川駅 - 青梅駅間（11M40C≒18.51km）が開業[ 「運輸開業免許状下付」『官報』1894年11月22日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。全線軌間762mm。拝島駅、福生駅、羽村駅、小作駅、青梅駅が開業。 1895年（明治28年）12月28日：青梅駅 - 日向和田駅間（1M40C≒2.41km）が貨物線として延伸開業。貨物駅として日向和田駅が開業[ 「運輸開業免許状下付」『官報』1896年1月22日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1898年（明治31年）3月10日：青梅駅 - 日向和田駅間の旅客営業開始『歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR』通巻38号「青梅線・鶴見線・南武線・五日市線」10頁。 1902年（明治35年）11月12日：営業距離をマイル・チェーン表記からマイル表記のみに簡略化（13M0C→13.0M）。 1908年（明治41年） 2月18日：全線の軌間を762mmから1067mmに改軌。 5月16日：中神駅の営業開始『青梅鉄道三十年誌』「四、開業」22ページ、靑梅鐵道株式會社、1924年（大正13年）11月30日発行。 7月19日：中神駅が営業開始と届出。 1911年（明治44年）2月16日：軽便鉄道指定[ 「軽便鉄道指定」『官報』1911年2月21日]（国立国会図書館デジタルコレクション） 1914年（大正3年） 4月1日：日向和田駅が移転、改マイル（+0.2M≒0.32km）。貨物駅として宮ノ平駅が開業[ 「軽便鉄道停車場位置変更並停車場設置」『官報』1914年4月11日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 11月6日：鉄道免許状下付（西多摩郡青梅町-同郡三田村間）[ 「軽便鉄道免許状下付」『官報』1914年11月9日]（国立国会図書館デジタルコレクション） 1917年（大正6年）10月5日：小作駅 - 青梅駅間に浅野セメント専用鉄道と接続する師岡聯絡所が開業。 1920年（大正9年） 1月1日：日向和田駅 - 二俣尾駅間（1.4M≒2.25km）が延伸開業。二俣尾駅が開業[ 「地方鉄道運輸開始」『官報』1920年1月12日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 9月23日：貨物支線 立川駅 - 上古新田駅間が開業。上古新田荷扱所が開業。 1922年（大正11年）6月23日：浅野セメントの採掘が終了し、専用鉄道が廃止されたため、師岡聯絡所が廃止。 1923年（大正12年） 4月1日：宮ノ平駅の旅客営業開始[ 「地方鉄道停車場旅客取扱開始」『官報』1923年4月11日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 4月25日：立川駅 - 二俣尾駅間が電化（直流1200V）。 1926年（大正15年）5月1日：鉄道免許状下付（西多摩郡福生村-同郡西多摩村間）[ 「鉄道免許状下付」『官報』1926年5月5日]（国立国会図書館デジタルコレクション） 1927年（昭和2年） 2月9日：貨物支線 福生駅 - 河岸積込所間（1.2M≒1.93km）が開業。貨物取り扱いの河岸積込所が開業[ 「地方鉄道運輸開始」『官報』1927年2月19日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 2月20日：河辺駅が開業。 6月15日：鉄道免許状下付（西多摩郡三田村二俣尾-同郡同村横尾間）[ 「鉄道免許状下付」『官報』1927年6月25日]（国立国会図書館デジタルコレクション） 1928年（昭和3年）10月13日：楽々園停留場（現在の石神前駅）が開業。 1929年（昭和4年） 5月3日：青梅電気鉄道に社名変更[ 『鉄道統計資料. 昭和4年』]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 5月20日：鉄道免許状下付（貨物線 北多摩郡立川町大字上古新田-同郡同町大字中古新田間）[ 「鉄道免許状下付」『官報』1929年5月22日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 9月1日：二俣尾駅 - 御嶽駅間（2.2M≒3.54km）が延伸開業（当初から電化）。軍畑停留場（現在の軍畑駅）、沢井駅、御嶽駅が開業[ 「地方鉄道運輸開始」『官報』1929年9月7日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1930年（昭和5年） 月日不明：全線の電圧を1200Vから1500Vに昇圧。 4月1日：営業距離をマイル表記からメートル表記に変更（立川駅 - 御嶽駅間 16.8M→27.2km、福生駅 - 河岸積込所間 1.2M→1.8km）。 7月16日：西立川停留場が開業。 1931年（昭和6年）11月15日：貨物駅として西立川駅が開業。南武鉄道立川駅 - 西立川駅間の貨物連絡線（2.1km）が開業。 1932年（昭和7年）10月1日：東青梅停留場（現在の東青梅駅）が開業。 1933年（昭和8年）11月21日：全線蒸気動力廃止認可[ 『地方鉄道及軌道一覧 : 附・専用鉄道. 昭和10年4月1日現在』]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1935年（昭和10年） 6月14日：立川駅 - 上古新田駅間（1.7km）および上古新田荷扱所が廃止。 6月19日：西立川駅が西立川停留場と統合され、旅客営業を開始。 1938年（昭和13年） 1月25日：昭和前仮停留場（現在の昭島駅）が開業。 12月25日：昭和前仮停留場が昭和前駅に変更。 1940年（昭和15年） 8月17日：南武鉄道の連絡線休止。 9月1日：休止中の南武鉄道連絡線の起点が立川駅から武蔵上ノ原駅に変更（-0.9km）。 1942年（昭和17年）7月1日：東中神停留場（現在の東中神駅）が開業。 1943年（昭和18年）3月1日：牛浜仮停留場（現在の牛浜駅）が開業。
国有化後 1944年（昭和19年） 4月1日：青梅電気鉄道・奥多摩電気鉄道（未成）の鉄道線が国有化され青梅線になる[ 「運輸通信省告示第117号」『官報』1944年3月29日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。停留場・仮停留場が駅に変更。楽々園停留場が三田村駅に、河岸積込所が福生河原駅に改称。立川駅 - 中神駅間が複線化。旧・南武鉄道の連絡線 武蔵上ノ原駅 - 西立川駅間（1.2km）が青梅線に編入され営業廃止（同年10月11日営業廃止の五日市線立川駅 - 武蔵上ノ原駅間とともに廃止後も渡り線として存置され青梅短絡線を形成）。 7月1日：御嶽駅 - 氷川駅（現在の奥多摩駅）間（10.0km）が延伸開業し全通。川井駅、古里駅、鳩ノ巣駅、白丸駅、氷川駅が新設[ 「運輸通信省告示第321号」『官報』1944年6月29日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1946年（昭和21年）5月15日：中神駅 - 拝島駅間が複線化。 1947年（昭和22年）3月1日：三田村駅が石神前駅に改称。 1949年（昭和24年）6月27日：朝に青梅駅→東京駅間（上りのみ）で直通列車運転開始。 1950年（昭和25年）10月1日：夕方に東京駅→青梅駅間（下り）で直通列車運転開始。 1952年（昭和27年）2月19日：早朝、小作駅構内に留置されていた貨車4両が突然動き出し、下り勾配を福生駅まで暴走。引き込み線に停車中の貨車に激突、大破する事故が発生（青梅事件）。 1959年（昭和34年） 10月1日：昭和前駅が昭島駅に改称。 12月10日：貨物支線 福生駅 - 福生河原駅間（1.8km）が廃止。福生河原駅が廃止。 1961年（昭和36年） 3月28日：拝島駅 - 福生駅間が複線化。 10月25日：お召し列車が入線。 12月12日：福生駅 - 小作駅間が複線化。 1962年（昭和37年）5月7日：小作駅 - 東青梅駅間が複線化。 1967年（昭和42年）10月1日：東川井信号場が開業。 1971年（昭和46年）2月1日：氷川駅が奥多摩駅に改称。全線に列車集中制御装置 (CTC) と自動進路制御装置（ARC）を導入交友社『鉄道ファン』1971年4月号「青梅・五日市線の近代化」pp.74 - 75。。宮ノ平・日向和田・石神前・二俣尾・軍畑・沢井・川井・白丸の8駅を無人化、中神・昭島・羽村・小作・御嶽・古里・鳩ノ巣各駅の手荷物営業を廃止、牛浜駅を業務委託駅とする。青梅駅構内にあった青梅電車区を廃止し、豊田電車区に集約。 1976年（昭和51年）11月25日：103系運行開始。 1978年（昭和53年）3月29日：クモハ40・72系のさよなら運転が実施される。 1982年（昭和57年）11月15日：中央線直通列車で201系が運行開始。軌道改良により拝島 - 奥多摩間にEF級の電気機関車が入線可能となり、貨物輸送にEF64形電気機関車の運用が始まる。 1983年（昭和58年）3月25日：当路線で長らく貨物輸送に使用されてきたED16形電気機関車が定期運用を終了鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2023年9月号特集「青梅・五日市線」pp.108 - 110。。以後は廃止までEF64形とEF15形電気機関車が使用される。ED16形の引退に伴い、3月26日・27日には新宿駅 - 御嶽駅間で12系客車を牽引して「さよなら運転」が行われた。 1984年（昭和59年） 4月2日：貨物列車にEF64形1000番台の運用が始まる。 11月末：貨物列車のEF15形電気機関車が運用終了。
民営化以降 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化により東日本旅客鉄道（JR東日本）が継承。日本貨物鉄道（JR貨物）が全線の第二種鉄道事業者となる。 1988年（昭和63年） 8月24日：八王子駅 - 奥多摩駅間でトロッコ列車「冒険王」を運転。 12月1日：東京駅 - 青梅駅間で「青梅特快」を運転開始。 1991年（平成3年）3月16日：新宿駅 - 青梅駅間で「おはようライナー青梅」「ホームライナー青梅」が運転開始（車両は当初183系6両編成で、後に9両編成に変更）。 1995年（平成7年）10月：初めての特急列車「ホリデー特急奥多摩・鎌倉号」が185系で運転。 1996年（平成8年）3月16日：八高線八王子駅 - 高麗川駅間の電化に伴い、立川駅まで209系3000番台や103系3000番台が乗り入れ（1999年11月に廃止）。 1998年（平成10年） 4月1日：JR東日本八王子支社の発足により、全線の管轄がこれまでの同社東京地域本社（現在の同社東京支社）から八王子支社に変更される。 5月4日：八王子支社設立を記念して、八王子駅 - 青梅駅間でクモハ40形が運転。 8月13日青梅・五日市線の歴史 - JR東日本八王子支社：石灰石輸送貨物列車がこの日限りで運転終了。 1999年（平成11年）3月25日：JR貨物の第二種鉄道事業（拝島駅 - 奥多摩駅間 30.3km）が廃止。 2000年（平成12年）5月27日：南武線川崎駅 - 奥多摩駅間で南武線と青梅線を直通運転をする快速「川崎-奥多摩ハイキング号」が運転。 2001年（平成13年） 3月20日：東川井信号場が廃止。 8月4日：201系改造の展望型電車が営業運転開始。11月に「四季彩」の愛称が付く。 8月22日 - 8月26日：165系パノラマエクスプレスアルプスのさよなら列車が立川駅 - 奥多摩駅間で運転。 12月1日：「おはようライナー青梅」と「ホームライナー青梅」が「青梅ライナー」に改称。6両編成の一部を残し103系を一斉に201系（専用編成・総武線からの転入車）に置き換え。 2002年（平成14年） 4月13日：103系が、さよなら運転をもって運用終了。 7月1日：青梅ライナーがE257系に置き換え。183系は6月29日の上りにて運用終了。 2004年（平成16年） 7月4日：御嶽駅 - 奥多摩駅間の開業60周年を記念して、立川駅 - 奥多摩駅間で快速「奥多摩-御嶽60周年号」がDD51 842+12系客車+DE10 1705を使用して1往復運転。 11月21日：立川駅 - 青梅駅間の開業110周年を記念して、同区間で快速「立川 - 青梅110周年号」がDD51 842+旧形客車+DE10 1705を使用して1往復運転（本節末に写真）。 2005年（平成17年） 5月8日：展望型電車「四季彩」外装リニューアルのため、一時運行中断。同年7月2日に新しいデザインで運行再開。 9月5日：朝通勤時間帯の中央線快速直通上り列車（新宿駅着7:30 - 9:30）の先頭車両に女性専用車両が設定。 11月12日 - 11月20日：トロッコ列車「びゅうコースター風っこ」2両を使用した臨時快速「風っこ奥多摩号」が青梅駅 - 奥多摩駅間で土曜・休日に2往復、全車指定席で運行される（途中停車駅は御嶽駅のみ。本節末に写真）。 2006年（平成18年） 11月25日：立川駅 - 奥多摩駅間で快速「青梅・奥多摩レトロ」号がDD51 842+旧形客車+DD51 895を使用して1往復運転（本節末に写真）。 12月26日：中央線直通運用でE233系が立川駅 - 青梅駅間で営業運転開始。 2007年（平成19年） 3月18日：全線で中央線編成のE233系運用開始。 201系H編成の一部が、「東京方から4両+6両」から「東京方から6両+4両」に組み替えられ、E233系と共通運用されるように変更。組み替えを受けなかったグループは、分割・併合を行わないT編成として運用された。 11月：青梅線専用編成のE233系の使用開始（ただし、当面は分割のない6両編成のみ単独運用での運行）。 2008年（平成20年） 2月19日：201系青梅線専用編成を一斉にE233系に置き換え。同日より4両編成も営業開始。201系は3月まで6両編成3本が単独運用に残る。 3月9日：青梅駅 - 奥多摩駅間 ATS-P使用開始。 3月15日：青梅駅 - 奥多摩駅間のE233系でドアの半自動扱い開始（通年）。 2009年（平成21年）7月20日：展望型電車「四季彩」運転終了。 2010年（平成22年）10月14日：201系の運用終了。 2011年（平成23年）7月23日：節電・空調効率向上のため、全駅でドアの半自動扱いを開始（ただし、立川駅では中央線との直通電車は自動、始発電車のみ半自動扱い） - 東日本旅客鉄道八王子支社プレスリリース（2011年7月23日）2023年1月28日閲覧。 2016年（平成28年）3月26日：この日のダイヤ改正により、平日9時頃から14時頃にかけて、青梅駅 - 奥多摩駅間の運転間隔を改正前の30分間隔から45分間隔に変更。青梅線 西立川駅 - 青梅駅間、五日市線 拝島駅 - 武蔵五日市駅間が列車運行情報サービス「どこトレ」の案内路線に追加。 2017年（平成29年） 2月14日：東京圏輸送管理システム（ATOS）を導入。 3月31日：スマートフォンアプリ「JR東日本アプリ」での在線位置を提供開始 - 東日本旅客鉄道（2017年3月30日）2023年1月28日閲覧。 2018年（平成30年）9月14日：青梅駅 - 奥多摩駅間に「東京アドベンチャーライン」という愛称を付ける。 2019年（平成31年）3月16日：「青梅ライナー」を廃止、特急「おうめ」（1日1往復）を新設。 2020年（令和2年） 4月9日：新型コロナウイルス感染症対策のため、車内換気向上のため、12年ぶりに全線でドアの自動扱いを開始 - 東日本旅客鉄道八王子支社お知らせ（2020年4月8日）2023年1月28日閲覧。 11月28日 - 11月29日：牛浜駅ホーム延伸に向けた線路切替工事実施に伴い、夜間および早朝の全列車が拝島駅 - 青梅駅間で運休。 2022年（令和4年） 3月12日：八高線・川越線のワンマン運転化に伴い、朝夕に計2往復が設定されていた八高線との直通運転を廃止。 10月15日：グリーン車導入に伴う青梅駅ホーム延伸のための線路切替工事に伴い、河辺駅 - 日向和田駅間で終日運休とし、運休区間はバスによる代行輸送を実施運行は西東京バス、京王バス、西武バス、国際興業バスが担当。。青梅特快・ホリデー快速おくたまは東京駅・新宿駅 - 河辺駅間のみ（ホリデー快速は河辺駅に臨時停車）の運転となった。 2023年（令和5年） 1月28日：東京アドベンチャーライン区間（青梅駅 - 奥多摩駅間）で、四季ごとに絵柄を変えるラッピング列車の運行を開始（3月18日ダイヤ改正以降は同区間の全列車をラッピング列車化）「沿線の四季を描いた列車でPR JR青梅線青梅−奥多摩間 28日から順次お目見え」東京新聞 TOKYO Web（2023年1月26日）2023年1月28日閲覧。 3月18日：青梅駅 - 奥多摩駅間でワンマン運転を開始。ダイヤ改正により青梅駅を跨いで運転する定期列車が消滅。 5月13日：東青梅駅線路切替工事に伴い、同日夜より終電まで河辺駅 - 青梅駅間で運休。 2024年（令和6年）10月13日：立川駅 - 青梅駅間で2階建てグリーン車2両を連結した12両編成の運転を開始。2025年春まで「グリーン車お試し期間」としてグリーン車をグリーン料金不要の普通車として開放。 2025年（令和7年）3月15日：立川駅 - 青梅駅間でグリーン車サービス開始。特急「おうめ」廃止。 2026年（令和8年）7月1日：支社制から事業本部制への再編に伴い、それまでの八王子支社の管轄から、駅業務については立川駅 - 西立川駅間を立川事業本部、東中神駅 - 奥多摩駅間を八王子事業本部の管轄とする。線路設備管理については全区間八王子事業本部へ承継。
青梅短絡線 五日市鉄道の拝島駅 - 立川駅間の旅客線の一部と、ともに浅野財閥系列であった青梅電気鉄道と南武鉄道を立川駅において国鉄を介さずに貨物列車を直通させるために敷設したものである。連絡線自体は、当初五日市鉄道が建設しようとしたが、申請した敷設免許がなかなか交付されず、結局は南武鉄道が完成させた。
1930年（昭和5年）7月13日：五日市鉄道が、立川駅 - 武蔵上ノ原駅間（0.8km）を立川駅 - 拝島駅間の旅客線の一部として開業。 1931年（昭和6年）11月15日：南武鉄道貨物支線 立川駅 - 武蔵上ノ原駅 - 西立川駅間（2.1km）が開業（立川駅 - 武蔵上ノ原駅間（0.9km）は五日市鉄道との二重線籍）。 1940年（昭和15年） 8月17日：南武鉄道貨物支線休止。 9月1日：休止中の南武鉄道貨物支線の起点を立川駅から武蔵上ノ原駅に変更（-0.9km）。 10月3日：五日市鉄道は南武鉄道に合併し、同社の五日市線となる。 1944年（昭和19年） 4月1日：国により買収・国有化され立川駅 - 武蔵上ノ原駅間（0.8km）は五日市線となる。休止中の貨物支線、武蔵上ノ原 - 西立川間（1.2km）は青梅線に編入されたうえで、（営業）廃止。 10月11日：五日市線の立川駅 - 武蔵上ノ原駅 - 拝島駅間を不要不急路線として休止（実質廃止）。ただし、立川駅 - 武蔵上ノ原駅間は青梅線の渡り線として存続され、立川駅 - 武蔵上ノ原駅（廃止） - 西立川駅間という現在の「青梅短絡線」の形ができ上がる。 1950年（昭和25年）10月1日：夕方に東京駅→青梅駅間（下り）で直通電車運転開始。 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化によりJR東日本が継承。JR貨物が第2種鉄道事業者となる。 1998年（平成10年）8月13日：石灰石輸送貨物列車がこの日限りで運転終了。
運行形態 立川駅 - 青梅駅間は日中時間帯で1時間に5本程度運行されており、五日市線武蔵五日市からの列車が乗り入れてくる拝島駅 → 立川駅間の朝ラッシュ時の最短運転間隔は約2分である。立川駅 - 青梅駅間ではE233系による10両編成または12両編成での運転が基本である。このうち一部の下り列車に、河辺駅・拝島駅で折り返し上りとなるものや留置線に出入りする列車がある。
2015年3月14日のダイヤ改正では、平日ダイヤの朝夕1 - 2本が立川駅発着から東京駅発着へ延長運転され、五日市線とともに1日の運転本数が見直された（青梅線は朝夕。五日市線は日中）。
thumb|青梅駅停車中のE233系4両編成による奥多摩行き 青梅駅 - 奥多摩駅間は日中約45分間隔（土曜・休日は30分間隔） - 東日本旅客鉄道八王子支社（2015年12月18日）2023年1月28日閲覧で運行されており、青梅・五日市線用「青」編成またはH編成の4両編成が使用されている。一部は御嶽駅折り返しの列車も設定されている。
103系が運転されていた2002年頃までは全線を直通する4両編成も多かったが、現在は全列車が青梅駅で運転系統が分離されており、立川駅 - 青梅駅間では10・12両編成が基本となった。
青梅線はかつてより青梅駅を境に輸送量に大きな差があり、運行形態も年を追うごとに青梅駅でほぼ分離されるようになったが、2022年時点のダイヤでは、朝方には平日・土休日ともに、上りは奥多摩駅ないし御嶽駅から、立川駅・東京駅まで直通運転する列車があった。ただし奥多摩駅発の東京行きは平日が5・6時台に2本、土休日は6時台に1本のみの運行となっていた。輸送量の多い東側の区間のうち、立川駅 - 東青梅駅間は複線だが、東青梅駅 - 青梅駅間は単線のままである。また、青梅駅も留置線を除くと2面3線と、運転系統を分離している駅としては小規模であり、運転本数やダイヤの設定における制約となっている。このため、一部下り列車には一駅先の宮ノ平駅で折り返すものもある（青梅駅 - 宮ノ平駅間は上下とも回送）。東青梅駅 - 青梅駅間の複線化は青梅市がJRに要望している p.124 - 青梅市 2008年10月29日ものの、実現のめどは立っていない。
青梅駅以西は2016年3月のダイヤ改正で平日昼間の運転本数が削減された。それによる観光・生活への悪影響を懸念する青梅市などが便数維持を求める要望書を提出した「JR青梅線 青梅―奥多摩で減便／観光・住民の足細る／自治体、維持求め要望書」『日本経済新聞』朝刊2016年3月17日（東京・首都圏経済面）2018年4月20日閲覧が、2018年3月のダイヤ改正でも減便された。2018年3月の減便計画について、JR東日本八王子支社は「極めて低調な利用状況に合わせて決めた」とコメントしている「JR青梅線 来春から減便」『日本経済新聞』朝刊2017年12月16日（東京・首都圏経済面）2018年4月20日閲覧。
一方で、JR東日本八王子支社は2018年7月から、沿線の豊かな自然を象徴するイラスト（ムササビ、鳥、昆虫等）を描いたラッピング列車を運行するなど、観光・行楽需要の開拓を含めた利用促進に努めている「東京）自然イメージのラッピング電車が運行開始 青梅線」朝日新聞DIGITAL（2018年7月5日）2018年7月25日閲覧。また、その取り組みの一環として青梅駅 - 奥多摩駅間に2018年9月14日、「東京アドベンチャーライン」の愛称が付けられた。
中央線直通