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東海道新幹線・阪急京都本線に並行して淀川右岸を走り、京都～大阪間42.8kmを最短27分で結ぶ。JR神戸線に直通する各駅停車・快速・新快速の各列車のほか北陸・関西空港方面への特急列車も走る。各駅停車の一部はJR宝塚線の篠山口駅まで乗り入れる。新快速・快速列車には1989年から221系電車、1995年から223系電車が使用されている。
分岐・並行する貨物線も旅客列車の運行に活用されている。関西空港方面への特急列車や貨物列車などは、京都駅～梅小路駅～向日町駅間の貨物別線及び吹田信号場～新大阪駅～梅田駅～福島駅間の通称梅田貨物線を経由する。山陽本線方面と行き来する貨物列車は、吹田信号場～旧・宮原操車場～尼崎駅間の通称北方貨物線を経由するが、以前は大阪駅を通過する寝台特急なども経由していた。このほか、東海道本線と山陰本線（嵯峨野線）を結ぶ梅小路駅～丹波口駅間の支線があり、行楽期に運行される臨時列車などが通る。
JR京都線の全ての駅でJスルーカード・ICOCAが使用できる。
駅一覧
○：停車、△：一部の列車が停車、｜：通過
快速：朝・夜の時間帯は△の駅を通過
| 駅名 | 普通 | 快速 | 新快速 | 接続路線 |
|---|---|---|---|---|
| 東海道本線 | ||||
| 京都駅 | ○ | ○ | ○ | JR東海：東海道新幹線 JR西日本：東海道本線（琵琶湖線）・山陰本線（嵯峨野線）・奈良線 近畿日本鉄道：京都線 京都市営地下鉄：烏丸線 |
| 西大路駅 | ○ | △ | ｜ | |
| 向日町駅 | ○ | △ | ｜ | |
| 長岡京駅 | ○ | ○ | ｜ | |
| 山崎駅 | ○ | △ | ｜ | |
| 高槻駅 | ○ | ○ | ○ | |
| 摂津富田駅 | ○ | ｜ | ｜ | |
| 茨木駅 | ○ | ○ | ｜ | |
| 千里丘駅 | ○ | ｜ | ｜ | |
| 岸辺駅 | ○ | ｜ | ｜ | |
| 吹田駅 | ○ | ｜ | ｜ | |
| 東淀川駅 | ○ | ｜ | ｜ | |
| 新大阪駅 | ○ | ○ | ○ | JR東海：東海道新幹線 JR西日本：山陽新幹線 大阪市営地下鉄：御堂筋線 |
| 大阪駅 | ○ | ○ | ○ | JR西日本：東海道本線（JR神戸線）・JR宝塚線・大阪環状線、JR東西線（北新地駅） 阪急電鉄：京都本線・宝塚本線・神戸本線（梅田駅） 阪神電気鉄道：本線（梅田駅） 大阪市営地下鉄：御堂筋線（梅田駅）、谷町線（東梅田駅）、四つ橋線（西梅田駅） |