乗り入れ路線

• JR東日本：各線
• 東京臨海高速鉄道：R りんかい線 - 駅番号はR 08。

• JY 山手線：電車線を走行する環状線としての山手線電車 - 駅番号はJY 24。
• JA 埼京線：新宿駅方面の山手貨物線を走行。りんかい線、東海道貨物線経由で羽沢横浜国大駅から相鉄線との相互直通運転を実施 - 駅番号はJA 08。
• JS 湘南新宿ライン：山手貨物線と品鶴線武蔵小杉駅方面を直通運転 - 駅番号はJS 17。
• SO 相鉄線直通列車：山手貨物線・品鶴線・東海道貨物線を経由し、新宿駅方面と相鉄線とを相互直通運転する系統、当駅から新宿方は埼京線列車の扱いで運行

ホーム	北改札口

駅構造

通路

設備

のりば

番線	路線	方向	行先	備考
1・2	■山手線	内回り	品川・東京・上野方面
3・4		外回り	渋谷・新宿・池袋方面
5	■■湘南新宿ライン	南行	横浜・大船・小田原・逗子方面
	■相鉄線直通	下り	羽沢横浜国大・海老名方面
	●りんかい線	上り	新木場方面	主に埼京線からの直通
6・7	■埼京線	北行	新宿・池袋・赤羽・大宮方面	6番線はごく一部のみ
	●りんかい線	上り	新木場方面	主に当駅折り返し
8				一部列車のみ
	■埼京線	北行	新宿・池袋・赤羽・大宮方面
	■湘南新宿ライン		大宮・宇都宮・高崎方面

山手線

• 電車の保守整備を担当するJR東日本東京総合車両センター（東総セ）が隣接している。このため山手線電車で当駅始発・終点となる設定がある（山手線#運行形態を参照）。
• 1番線ホームの線路の品川寄りの一番反対側には、詰所に直結する運転士交代用のホームが設置されている。
• 主に1・3番線を使用する。2・4番線は東京総合車両センターに出入りする電車が使用する。2012年12月22日より、1・3番線のみ可動式ホーム柵の使用が始まった。
• 環状運転列車は当駅で列車番号を変更する。

りんかい線

• 主に線内折り返し（新木場方面行き）列車は6・7番線から、埼京線からの乗り入れは5・6番線から発車する。
• 駅構内自動放送では、線内折り返し・埼京線からの乗り入れを問わず、「りんかい線直通」とアナウンスされる。

埼京線

• 主に7・8番線から発車する。
• 駅構内自動放送では、「埼京線」「川越線」とはアナウンスされず、種別と行先のみアナウンスされる。

湘南新宿ライン・相鉄線直通列車

• 武蔵小杉駅方面を発着する列車は通常5・8番線のみに発着し、6・7番線は埼京線・りんかい線専用として運用・案内されているが、配線上・有効長上、武蔵小杉駅方面と6・7番線間も連絡可能であり、埼京線や湘南新宿ラインの運転見合わせ時や大幅なダイヤ乱れ時などの緊急時に使用されることがある。
• 工事などで計画的に恵比寿駅方面への運行を全面的に見合わせる場合は、5・6番線をりんかい線、7・8番線を湘南新宿ライン・相鉄線直通列車（武蔵小杉駅方面）のそれぞれ折り返しホームとして使用する。
• 湘南新宿ライン北行については当駅を境に種別案内を変更する列車がある。高崎線直通の快速列車は当駅から先では各駅に停車するため、当駅から北では「普通」として案内される。逆に、宇都宮線直通の普通列車で大宮 - 小山駅間を快速運転する列車については、当駅から北では「快速」として案内される。
• 相鉄線直通列車は当駅でJRとしての路線記号が切り替わる。当駅から新宿方面は埼京線の「JA」、武蔵小杉方面は湘南新宿ラインの「JS」を用いる。また、湘南新宿ライン同様、当駅を境に種別案内を変更する上り列車があり、埼京線の赤羽 - 武蔵浦和（通勤快速は大宮）間を快速運転する列車については、当駅で「各駅停車」から種別表記を切り替える。
• 駅構内の発車標の列車別案内では、「湘南新宿ライン」および「直通」は省略され、それぞれの直通先路線名「東海道線」「高崎線」「横須賀線」「宇都宮線」「相鉄線」で表記されている。

歴史

• 1894年：後の大崎駅（日本鉄道品川線）と東海道線大井聯絡所（大井町駅）との間を短絡する軍用連絡線が作られた。この連絡線は一般の貨物列車にも使われた。
• 1901年（明治34年）
  • 2月25日：日本鉄道品川線の駅として開業。当時は島式ホーム1面2線だった。
  • 8月1日：上記の連絡線は品川線の支線となった。
• 1902年（明治35年）10月15日：貨物の取り扱いを開始。
• 1906年（明治39年）11月1日：日本鉄道が国有化。
• 1909年（明治42年）10月12日：線路名称制定により山手線の所属となる。
• 1915年：大井工場が開業。
• 1916年：大井町駅との間の連絡線の通常の列車の通行を終了。
• 1934年：東海道貨物線（品鶴線）と山手貨物線を短絡する大崎支線が開通。
• 1945年（昭和20年）5月24日：太平洋戦争中に空襲に遭い、ホーム全焼。
• 1965年（昭和40年）7月：目黒川信号場と蛇窪信号場を、当駅構内に統合。
• 1966年（昭和41年）：橋上駅化。山手線ホームを拡張の上、現在の島式ホーム2面4線とした。
• 1980年（昭和55年）10月1日：貨物の取り扱いを廃止。なお、1970年（昭和45年）頃まで明電舎大崎工場（現・東京事業所）への専用線があり、貨物輸送を行っていた。
• 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化に伴い、東日本旅客鉄道（JR東日本）の駅となる。
• 1990年（平成2年）11月17日：自動改札機を導入。
• 1996年（平成8年）3月16日：埼京線の運行区間を恵比寿駅まで延長。同駅では折り返しが不可能だったため当駅との間を回送し、当駅で折り返しを実施していた。
• 2001年（平成13年）11月18日：ICカード「Suica」の利用が可能となる。
• 2002年（平成14年）12月1日：りんかい線が当駅まで延伸開業。大崎支線のホームが供用開始された事により、埼京線の客扱運転区間が当駅まで延長されてりんかい線との直通運転を開始。湘南新宿ラインの停車駅となる。同時期にコンコースを拡幅し、南改札口を供用開始、従来の改札口は北改札口となる。
• 2010年（平成22年）11月：南連絡通路の拡幅工事が始まる。また、Dilaの整備も進み、ユニクロなどが入居する。
• 2019年（令和元年）11月30日：相鉄線直通列車が運行開始し停車駅となる。
• 2020年（令和2年）10月29日：北改札内に駅ナカシェアオフィス「STATION BOOTH」が開業。
• 2022年（令和4年）3月14日：特急「湘南」の停車を開始。
• 2023年（令和5年）2月28日：みどりの窓口の営業を終了。