JR側の乗り入れ路線は、羽沢横浜国大駅から横浜羽沢駅の東京側で東海道貨物線に入り、鶴見駅付近で横須賀線の線路に転線する。
その後は湘南新宿ラインと同じルートを辿り、武蔵小杉駅、大崎駅、渋谷駅を経て新宿駅へ向かう。

その他にも横須賀線に入り品川駅、さらに東海道線に入り東京駅または同駅以遠の上野駅や宇都宮・高崎・常磐の各線
へと向かう東北本線（上野東京ライン）経由も2013年（平成25年）12月に計画追加された。

相鉄では2013年（平成25年）12月より、神奈川県や横浜市の要請もあり、新宿駅乗り入れとは別途、同線及び同線を介した
東北本線（宇都宮線）・高崎線・常磐線への乗り入れも検討していることが発表されたが、その後2016年9月には横浜市長の
林文子などが東京方面への乗り入れの具体的な検討を相鉄とJR東日本に対して要請する考えを示した。