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3：东海道本线 4：横须贺线 5：JR东海：东海道新干线
山手线（日语：山手線／やまのてせん Yamanote sen */?）是位于日本东京的铁路线，由东日本旅客铁道（JR东日本）运营。其主要有下列4种定义，但大多是指定义2，包括JR东日本的旅客资讯以及运行管理：
以下在本条目不特别列出的情况下，所指的均是定义2，即做为运行系统的山手线。自1885年3月1日开业以来，山手线已发展为东京都心首要的公众运输动脉，现与都营大江户线并列为东京两大环城铁路。
山手线是东京都心最大的交通动脉，也是东京首都圈铁路路网的骨干之一，环状的运行线路连结都心部众多主要地区，与横贯都心部的JR中央总武线构成东京都心两大都市通勤铁路。并与大阪的JR大阪环状线同为日本都市通勤铁路的代表。在都市发展上，山手线则已大致成为东京都市中心区域与市郊地带的分界、以及铁道交通的转接点。目前全线均采用JR东日本开发的E235系电车运行。
由于东京的地铁线路大多于山手线环状区间内侧交错布设，各大私铁线路也大多自环状区间外侧，向市郊呈放射状分布，因此山手线的30个车站当中，有27个是与其他铁路业者的换乘站。除了得以换乘新干线的传统换乘大站——东京站与上野站、以及同样可换乘新干线的品川站之外，西半边的运营区间亦有池袋站、新宿站、涩谷站等多条私铁与地铁路线共同汇集的大型换乘站，并以这些大型换乘站为中心发展成数个东京的副都心。尽管现在已有多条地下铁路线与私铁路线相互贯通运营，但是山手线的地位没有受到影响。
山手线以载客（日语：定員）拥挤而闻名，其中又以上野站→御徒町站区间最为拥挤，不过近年随着车厢数的增加和更多新线路的出现，其拥挤状况已有缓解。
全线由JR东日本东京支社（日语：東日本旅客鉄道東京支社）管辖。前身日本国有铁道（国铁）时代，五反田－目白段为东京西铁道管理局管辖，池袋－秋叶原段为东京北铁道管理局管辖，神田－大崎段为东京南铁道管理局管辖。
另外，全线根据旅客营业规则（日语：旅客営業規則）都包括在大都市近郊区间的“东京近郊区间”，东京地区的电车特定区间（日语：電車特定区間）（E电（日语：E電）），特定都区市内制度下“东京都区内”（区）与IC乘车厢“Suica”的首都圈地域。另外，山手线在车费计算上也是一条特殊的线路，也受到“东京山手线内”（山）的指定，山手线内的车站上下车的乘客，在车费计算的特例也会受到影响。
山手线电车在环状的运行线路上，都是循固定方向往复行进。电车运行模式分为“外环”（外回り，顺时针方向）与“内环”（内回り，逆时针方向）：
（时刻表上以大崎站作为电车每一次环状运行间的分隔站。）
山手线的运营区间与许多其他JR线路的部分运营区间构成平行关系，例如东半边运营区间与JR东海道新干线、东北新干线、东海道线、东北线、京滨东北线、横须贺线、总武线（快速）、中央线（快速／本线各站停车／中央、总武线各站停车）、常磐线（快速／普通快速）各线平行；西半边运营区间与JR埼京线、湘南新宿线等平行。由于山手线电车每站皆停，因此具有与其他线路快速列车间相互接驳的功能。而且山手线运营区间的车站间距也比一般铁路来得短，接近都市轨道运输系统的平均站距。山手线的平均车站间里程是JR东日本管内线路中最短的，在所有JR集团中也仅次于大阪环状线（JR西日本）。
此外，在山手线的品川车站 - 田端车站（经由新宿车站）区间，还有一段铁道线路与山手线并行，被称作山手货物线。目前在这条线路上主要行驶的是埼京线、湘南新宿线及特急列车。
山手线最早的原型为1885年3月1日通车的日本铁道品川线（私营铁道；赤羽站～品川站），是当时东京市区第一条南北向纵贯的铁路线，并与官设铁道的东海道本线交会。品川线原本是日本铁道为了连接作为港口的品川、横滨和东京北部的日本铁道第一区线计划的一部分。但是如果在地形起伏较大的山之手地区建设铁路，技术上和资金上都存在困难，因此在1883年7月28日，日本铁道第一区线以上野站为起点先行开通。直到2年后的1885年3月1日，当时计划的路线（品川站～赤羽站）才开通。当时日本铁道的最南端为上野站，官设铁道的最北端为新桥站。为了和官设铁道相连接，一种方案是直接建设连接这两站的铁路。这种方案虽然距离最短，但是因为需要穿过东京市中心的下町，建设上有较大的困难。而沿着山之手地区铺设铁路的另一种方案虽然距离较长，但是当时沿线人口较少，铺设铁路相对容易，所以最终选择了后者。营业最初在新桥站-品川站-赤羽站之间每天有4列往返列车行驶。
1891年9月1日，日本铁道第一区线至第五区线全部通车，东京和东北地方得以以铁路相连接。与此同时，日本铁道开始计划建设土浦线（1901年改称为海岸线，现在的常磐线）与品川、横滨方面的联络线。土浦线经过土浦站-南千住站-田端站连接了茨城县的土浦、水户地区和东京北部，于1896年12月25日通车。1903年4月1日，这段连接田端站和池袋站的联络线（山手线支线）随着池袋站的开始运营正式通车。当初联络线规划以目白站为终点，但是因为目白站周边难以取得用以扩张车站的土地，最终改为在池袋站与品川线交汇。这个规划使得驹込站与巢鸭站之间的线路呈西南走向，而在大冢站附近转向西北。这条联络线最初被称为丰岛线，在开业前的1901年11月16日与品川线合称为山手线。
山手线支线通车后，山手线承担了东北线、信越线、常磐线、中央线和东海道线连接的任务。由于日俄战争爆发，铁路货物运输量大幅增加，因此从1904年新宿站-池袋站间的线路开始，至1910年，除池袋站-赤羽站区间外全线实现复线化。
随着新的东京站完工启用，1919年，山手线的运营区间一度与延伸通车至东京站的中央线连接，形成“の”字形的运转方式（中野站～东京站～品川站～池袋站～上野站）。直到1925年11月1日，上野站～神田站段完工，山手线才真正转变为环状的运营区间。原本山手线电车于田端站～田町站段，与京滨线（也就是后来的京滨东北线）电车共用轨道，1956年11月19日，东海道本线电车线及东北本线电车线双复线轨道增设完成，山手线电车与京滨东北线电车分离运行，各自使用独立的轨道设施。1972年，赤羽站～池袋站段与山手线分离，1985年与新建的东北本线别线，组成“埼京线”运行系统。
为配合2020年春季启用的高轮Gateway车站而调整品川站与田町站间轨道，JR东日本于2019年11月16日清晨首班车时间至下午4时为止，停驶大崎经东京至上野间路段的山手线列车，这次为JR东日本成立以来，山手线因应工程的首次大规模停驶列车。
2020年3月14日，高轮gateway站启用，是山手线继西日暮里站于1971年开业后时隔49年来设置的新站。
山手线最早曾长期读作“やまのてせん”（Yamanote-sen）。然而在盟军占领时期，依驻日盟军总司令部（GHQ）的指示，“山手线”的日文平假名与罗马字拼音，都是直接依汉字发音拼为“やまてせん”（Yamate-sen；Yamate Line）。但是自1971年起，当时的经营者—日本国有铁道（JNR，1987年民营化为JR）决定将“山手线”全面统一拼为“やまのてせん”（Yamanote-sen；Yamanote Line）。关于作出这个改变的原因，有两种说法：国铁方向认为，依线路名称的起源来看，“山手”拼成“やまのて”比较合理；另一种说法则是为了避免与横滨的根岸线“山手站”（やまてえき），以及后来兴建的神户市营地下铁“山手线”（依旧拼为“やまてせん”）相互混淆。
E231系电车的行车方向表示：
此处列出山手线的各站、营业里程、接续线路、所在地，顺着车站编号由东京站起以内环方向至东京站。《铁道要览》记载的山手线正式起点是品川站，终点是田端站，运行系统上的起终点是大崎站。
山手线站间里程最长路段是大崎站－品川站间，达2公里，最短路段是日暮里站－西日暮里站间，只有500米。
目黑站－惠比寿站间通过目黑区，巢鸭站－驹込站间通过文京区，神田站－东京站间通过中央区，但没有设站。
品川站－池袋站－田端站间曾设有的线路所。（）内是品川站起计的营业里程。