1906（明治39）年　国有化

1906年10月に甲武鉄道が国有化され、御茶ノ水〜八王子間が中央本線に編入されました。この時点で官設の中央本線は八王子から塩尻まで開通しており、篠ノ井線を通じて東京（御茶ノ水）から篠ノ井まで国鉄線がつながりました。
電車区間は中野までで、甲武鉄道から引き継いだ二軸車がそのまま使用されました。
その後、1908（明治41）年4月に昌平橋駅まで、1912（明治45）年4月に万世橋駅まで延伸されます。（路線図は省略）

1919（大正8）年　東京延伸・「の」の字運転開始

1919年1月に電車運転が吉祥寺まで延長、同年3月に東京駅が開業し、東京〜万世橋間が開通しました。
これに伴い、山手線電車が乗り入れて中野〜東京〜品川〜池袋〜上野間を直通する「のの字運転」が始まりました。平仮名の「の」の字と似た形状であることからこう呼ばれます。新宿は中央線と山手線で2回通ります。
なお、中央線の電車は東京〜吉祥寺間であり、「の」の字運転の山手線とは区別されていました。

1922（大正11）年　国分寺延伸　　1925（大正14）年　「のの字運転」廃止

1922年11月に電車運転が国分寺まで延長しました。なお、これに先立つ1921（大正10）年7月に、新宿電車庫が中野電車庫に移転しています。
山手線が乗り入れる「のの字運転」は、関東大震災の影響で1923年9月に一旦中止されました。1924年7月に再開しましたが、1925年4月に上野〜東京間開通に伴い山手線の循環運転が開始されたため、完全に中止となりました。

1930（昭和5）年　浅川延伸

その後の延伸は小刻みで、1929（昭和4）年3月に国立まで、同年6月に立川まで、1930年12月に浅川（後の高尾）まで電車運転を延長し、東京〜浅川間の国電区間が完成しました。
また、この間の1928年に飯田橋駅が開業し、電車は飯田町から飯田橋に経由地を変更しました。
1929年9月に三鷹電車庫が開設されています。

1933（昭和8）年　総武線乗り入れ　　1934（昭和9）年　東京競馬場線開通

総武線は両国を起点に東に向けての路線ですが、1932年7月に両国〜御茶ノ水間が開通して電車運転を開始、1933年9月から中央線御茶ノ水〜中野間への直通運転が始まりました。
これに先立ち飯田町駅は旅客営業が廃止され、長距離列車の起点は新宿に変わっています。また、総武線の電車線への乗り入れに伴い、御茶ノ水〜中野間で列車線を使用する急行電車の運転が開始されました。この急行電車が、現在のオレンジ色のラインカラーの快速電車の原形です。

1949（昭和24）年　青梅線乗り入れ　　1951（昭和26）年　武蔵野競技場線開通

1949（昭和24）年7月から、青梅線青梅までの直通運転が開始されます。
同年11月から、国分寺〜東京競馬場間は支線内での定期運行が開始されます。1951（昭和26）年4月には、三鷹〜武蔵野競技場間が開通し、競技期間のみの運行となっています。なお、武蔵野競技場線は1959年11月に廃止、東京競馬場線は1973年3月に廃止されています。

木造電車

画像：絵葉書（四ツ谷駅　1906〜09年）

20m国電

画像：所蔵写真

72系

画像：所蔵写真（品川駅　1957.6.3）

（新性能化後）90系

画像：所蔵写真（平塚駅　1957.7.2）