除了宇都宫线与高崎线使用同一轨道，原则上各系统皆有专用轨道，但在上野东京线开业后（常磐线为平面交会），宇都宫线、高崎线、常磐线部分列车行驶共有轨道。

JR东日本官方网站记载本站之“所属路线”有京滨东北线、常磐·成田线、常磐线、高崎线、东北本线、山手线、秋田新干线、上越新干线、东北新干线、北陆新干线、山形新干线共11条路线。

上野站的3字母简写是“UEN”，事务管理编号（日语：事务管理コード）是▲441003。东京地铁

东京地铁有银座线与日比谷线2条路线。

东京地铁日比谷线的终点站是北千住站，但途经东武伊势崎线（东武晴空塔线）互相直通运行至日光线南栗桥站。

JR东日本

中央剪票口上是1951年展示的猪熊弦一郎壁画《自由》（1951年12月制作。1984年6月、2002年12月修复）。其下方是LED式列车资讯显示器，新干线开业前，依据不同方向使用不同颜色的木制发车看板，东北、奥羽、磐越西线以绿色表示（代表“杜之都”仙台），高崎、上越线以黄色表示（代表越后平原的稻穗），高崎、信越线以粉红色表示（代表信州苹果），常磐线以蓝色表示（代表太平洋），东北新干线大宫通车时设定的“新干线Relay号”是奶油色，月台也有帘式发车标。

大厅的中央剪票口内有朝仓文夫（日语：朝仓文夫）所作的铜像《翼之像》（つばさの像），剪票口外广小路口有同样由朝仓所创作的《三相》。《翼之像》原先设于广小路口，是为了纪念1958年10月10日第一台东北特急“初雁”（はつかり）开始运行与车站开业75周年，由台东区所捐赠。《三相》代表知、情、意，是朝仓出席1958年10月10日车站开业75周年纪念式时得知他与车站同年，透过台东区所捐赠。另外，售票机上方墙面展示平山郁夫原画、制作的彩绘玻璃《故乡日本之华》（ふる里日本の华，1985年）。这是为纪念东北上越新干线上野站开业所制作。2002年6月车站改建后移至现在的位置。

日本泡沫经济时期，当时矶崎新曾设计一座地上300米的超高层车站大楼，但在泡沫破灭与东北、上越新干线延伸东京站后终止计划。

南满洲铁道大连站与函馆本线小樽站、桦太厅铁道（之后的桦太西线→俄罗斯铁路）真冈站（霍尔姆斯克南站，1992年拆除）是以本站为原型。

大厅有地面大厅、公园口通道（3楼）、大连络桥通道（3楼）、大连络桥连络通道（3楼，连结公园口通道与大连络桥通道）、新干线地下大厅（地下）。

剪票口有中央剪票口（地上）、不忍剪票口（中2层）、公园剪票口（3楼）、入谷剪票口（3楼）共4处。期间限定的临时剪票口有3楼Suica专用（简易Suica验票闸门）的公园临时剪票口（常设的公园剪票口在御徒町站侧的公园口通道尽头，临时剪票口在莺谷站侧的大连络桥通道尽头）。付费区内的检票口有新干线剪票口，以前还有在来线特急转乘剪票口（2015年3月13日废止）。

出口有地面中央剪票口正面的“广小路口”、“正面玄关口”与左手方向的“浅草口”、中2层不忍剪票口往地面的“不忍口”、“山下口”，3楼入谷剪票口有2楼的“东上野口”、3楼的“熊猫桥口”（パンダ桥口）、地上的“入谷口”等。3楼公园剪票口直通3楼的“公园口”。正面玄关口与广小路口出口有行人天桥。连通车站与公园的熊猫桥有两座熊猫像，一个是熊猫桥口右侧的巨型大熊猫像，另一个是大连络桥大厅的小熊猫像。

从不忍口可前往京成电铁京成上野站。JR与京成线可在北方的日暮里站转乘。但是上野站与京成上野站也可购入转乘定期券。

前往地铁各线主要可利用中央剪票口附近的楼梯、电扶梯，入谷剪票口也有动线指引。

在来线厕所分别在13号月台（地上），3、4号月台楼梯与5、6号月台楼梯（中2层大厅），9、10号月台与11、12号月台连接处（2楼）、大连络桥通道（3楼）、直通ecute上野内1楼的电扶梯对面（3楼），共5处。

2009年3月16日，连结上野中央通地下停车场与周边8站（JR上野站、御徒町站、东京地铁上野站、上野广小路站、仲御徒町站、京成上野站、都营上野御徒町站）的地下通道启用。不过这些车站并不视为同一站。但东京地铁上野站、京成上野站为定期券转乘站。

新干线开业以后，JR车站内部开始进行改建工程，1990年代后半完成付费区内商店“Dila上野”。之后，本站开始进行被称为JR东日本车站文艺复兴“大家的车站计划”（みんなのえきプロジェクト），中央剪票口、不忍剪票口侧的站房内部进行整修，并整备东西自由通道（爱称：熊猫桥）与正面玄关“Retro馆”（レトロ馆）的“Break车站画廊”（Breakステーションギャラリー）、中央剪票口的“大厅”（グランドコンコース）、购物中心“七番街（atre上野）”等，2002年3月全面开幕。同年2月22日开店的atre上野以“FUSION SQUARE 人们聚集的车站融合空间”为概念，将车站周边没有的餐饮、食品、时尚、生活杂货等54店分为“Retro馆·GALLERIA”（レトロ馆・ガレリア）、“大厅”（グランドコンコース）与“七番街”3区，目标客群放在20～39岁女性。之后于2007年4月至9月重新装潢，新增“GODIVA”、“日本桥屋长兵卫”、“RF1”、“BAGEL&BAGEL（日语：BAGEL&BAGEL）”、“JIN's GLOBAL STANDARD”、“Samantha Thavasa Petit Choice”等商店。东京圈车站大楼开发在同年8月于浅草口地下开设咖啡、生活杂货等的“Retro Gate”（レトロゲート），9月正式开幕。接着，2005年春季全体完成整修，统一为白色外观，并增设电梯。付费区内设有由中国陶瓷画艺术家王学仲为纪念上野站与北京站结为友好车站2周年纪念所做《上野四季繁荣图》，描绘了上野公园“蝶舞樱花、鲤戏碧荷、北雁红叶、熊猫雪竹”的景色。

东北、上越新干线通车时大量取消并行的在来线特急列车，并废止地上的19、20号月台，1999年9月再废止18号月台。该用地的东京方向部分在2006年7月19日由健身俱乐部（JR东日本运动）进驻。日暮里方向则作为从业人员的专用通道。

东北、上越新干线通车前，作为都内往北的总站，前往北关东、东北、信越、北陆方面的东北本线、日光线、磐越西线、奥羽本线、高崎线、两毛线、上越线、信越本线、吾妻线、羽越本线、常磐线特急、急行等许多长距离优等列车在本站发车。但在新干线开车后，并行的在来线优等列车逐渐废除，地上月台也陆续改建为新干线大厅。之后逐渐增加宇都宫线、高崎线、常磐线等往北关东方向的近郊、中距离电车。

起初，高架月台主要由常磐线各列车使用，部分才是东北、上信越方向各列车。相反地，地面月台没有常磐线列车在此发车，而是作为东北、上信越方向各列车的专用月台。之后，随着特急、急行列车增班，以及中距离通勤客的增加，地面月台改为以特急为主，高架月台改为各线普通列车为主。上野东京线通车以前，宇都宫线及高崎线普通列车停靠高架的5～8号月台与地面的13～15号月台，常磐线普通列车停靠9、10号月台，快速电车停靠11、12号月台（但皆有例外班次存在），也有停靠9号月台的宇都宫线、高崎线列车，停靠8号月台与地面月台的常磐线普通列车（以前还有8号月台发车的常磐线列车与9号月台发车的高崎线列车）。

山手线与京滨东北线以外的列车资讯看板在新干线开业时从帘式改为LED式（新干线一开始就为LED式，京滨东北线在1990年左右设置）。新干线月台在2007年3月改为全彩LED式。ATOS导入后，全月台皆设置列车资讯显示器，广播亦遵从ATOS规范。2008年8月，5～17号月台先发列车的发车标显示路线名。2014年11月起，为了因应上野东京线，5～10号月台大厅层与月台内改为2段式（大厅层为3段式）新型列车资讯显示器。同时列车资讯显示器从“路线名，车种，绿色车厢、车辆数、门数，发车时间，目的地”改为“'始发'（非本站始发=上野东京线时为空白）路线名，车种，发车时间，目的地，绿色车厢、车辆数”。

乘车资讯方面，新干线下行19、20号月台设有LED式乘车位置资讯显示器。

新干线月台的地下水上升对策

战后，由于周边地区超抽地下水造成地层下陷，开始限制地下水的利用。位于地下30米的新干线月台，其周边地下水水位高度从建设前1970年代初的地下38米，到1995年已上升至地下14米。为防止影响车站构造，同年在新干线月台下方设置合计3万7000吨的重物。接着，因应2004年地下水位升至地下12米，再打入约650根长17米的锚栓。这是东京站总武快速线、横须贺线月台使用锚栓数量的5倍。

另一方面，铺设导水管将地下水导向不忍池，不仅可保持不忍池的水质与水量，也能降低JR的下水道相关费用。

月台配置

本站共有3种月台。

高架月台

1～12号月台（山手线、京滨东北线、宇都宫线、高崎线、常磐线、上野东京线）位于平缓斜坡的部分高架式岛式月台4面8线（1～8号月台）、缺口式月台与港湾式月台一体化2面4线（9～12号月台，可通往平面）、合计共6面12线。1～9号月台直通御徒町、东京方向与莺谷、尾久、日暮里方向。港湾式月台10～12号月台仅往日暮里方向（常磐线）。另外10～12号月台与其他月台相比较靠向日暮里方向。因此，常磐线月台中仅有9号月台的停车位置不同。宇都宫线与高崎线、常磐线列车到达本站时，称之为“高月台”或“高架月台”。常磐线中距离列车以蓝色表示，快速电车以绿色表示。到达本站的山手线、京滨东北线，其车内LCD的常磐线颜色为蓝色。

地面月台

13～17号月台（宇都宫线、高崎线、常磐线）地面3面5线港湾式月台。通往尾久、日暮里方向。到站时称“低月台”或“地面月台”。16、17号月台为特急专用月台，以特急“常磐”（ときわ）为主。过去曾有人工中间剪票口进行乘车券、特急券、入场券验票，2015年3月13日撤除。13～15号月台以宇都宫线、高崎线普通列车为主，13号月台过去是卧铺特急“仙后座”、“北斗星”的发车月台，现在月台上‘仙后座’的标示已被替换为‘特急’。该月台有数班常磐线普通列车停靠，到站后不载客进行回送。13号月台有过去等候卧铺特急的休息处，称为“五星广场”。过去地面月台有18～20号月台，在东北、上越新干线通车以前多为本站起讫的优等列车。之后，随着新干线通车，削减废除并行的在来线优等列车，东北、上越新干线延伸上野（1985年3月14日通车），20号月台（1980年5月31日废止）与19号月台（1983年7月1日废止）陆续废止，接着在东北、秋田、山形、上越、长野（今北陆）全新干线通车（1997年）的2年后进一步废止18号月台（1999年9月11日废止）。2011年，还可见到旧18番线日暮里侧的线路遗迹。过去“北斗星”等客运列车因不能更换机车，因此以机车从后方推动回送至车辆基地尾久车辆中心（日语：尾久车両センター）（推进回送）。13号月台上方是10号月台，14、15号月台上方是11、12号月台，13号月台及14、15号月台的电扶梯与楼梯贯穿9、10及11、12号月台直通3楼大厅。另外，高架月台与地面月台没有直通的楼梯与电扶梯，仅14、15号月台有电梯连通。本站折返的宇都宫线、高崎线、常磐线中距离电车到达本站后会进行车内清扫。2013年（平成25年）12月1日起，始发至下午三点的发车列车采用按钮式半自动车门。新干线月台剪票口旁的旧18号月台原先有卧铺特急“仙后座”使用的E26系（日语：JR东日本E26系客车）模型，已于2012年12月24日撤除。现在的月台编号是在1968年8月29日所订定。在此之前，现在的13号月台为0号月台，14号为11号、15号为12号，过去的20号为17号。

新干线地下月台

19～22号月台（东北、山形、秋田、北海道、上越、北陆（经长野）新干线）地下5层的2面4线月台，无通过线，因设有可动式月台门，通过列车需减速。上下线没有明确定义月台，上野始发的下行新干线临时列车使用全月台。东京站发车的临时列车在19、22号月台待避定期列车。1997年9月30日以前，部分定期列车与大部分临时列车在本站发车、终停。另外，往北有新干线的东京新干线车辆中心。新干线月台上方的大厅南方设有吸烟区。

（来源：JR东日本:车站构内图）

（来源：JR东日本:车站构内图）

配线

在来线往北线路由西起为京滨东北线与山手线复复线（山手线在内侧）、东北本线列车线（宇都宫线、高崎线）复复线（尾久站前尾久车辆中心出入库线路外侧连结高架月台，内侧连结地面月台）、常磐线复线，共计10条线路并行。其中，东北本线列车线与常磐线能从高架月台或地面月台发车，是使用单式交叉转辙器与双式交叉转辙器的复杂配线。常磐线高架线与地平线的汇合点在莺谷站附近，是1968年完成的立体交叉。

往南线路为京滨东北线、山手线复复线与其东侧延伸至秋叶原站的留置线群。留置线群是以前通往东京站的回送线遗迹，2015年因上野东京线再次连通东京站。另外，该线路仅连通5～9号线，10～12号线与地面月台各线无法驶入。10号线与11号线前端（最后端）部有连结两月台的通道，可平面移动。

东北新干线上野站开业时（1985年）的在来线配线图如下表。1999年18号线已废止，其他大致与下表配线相同。

发车铃声、音乐

5～10、13、16、17号月台已导入发车音乐，其他月台则使用发车铃声（电子音）。2013年7月28日，13号月台导入发车音乐《啊！上野站》。2015年7月21日，5～10号月台采用樱井音乐工房制作的发车音乐。2019年4月20日-7月20日，山手线采用限定发车音乐“トゥーランドット”。

五星广场

卧铺特急列车停靠的13号月台有让乘客等待的休息处，称为“五星广场”（五ツ星広场）。开设当时在该处摆设圆桌，打造宛如咖啡厅的气氛。2011年，空间大幅缩小，仅剩椅子，并分为南北2个区块。北侧区块墙壁以13号月台停靠的“仙后座”车型E26系为灵感，使用与该系列车体相同的5色线装饰。

五星广场为了避免骚扰事件，2012年8月25日起限制开放时段，仅在卧铺列车发车前约1小时开放至发车为止，分别为15:00~16:20（仙后座，限行驶日）、17:50~19:03分（北斗星）、20:00~21:15分（曙）。另外，配合上述措施，15号月台与16号月台之间石川啄木歌碑旁增设两张长椅。

东京地铁

银座线为相对式月台，2面2线的地下车站。月台与检票口间仅有电梯，而浅草侧有剪票口至JR连络层的电梯。银座线因邻近上野检车区，尖峰时刻有以本站始发、终停的电车。1987年月台进行拓宽工程，涩谷方向月台有日本最早的地铁通车海报复制品。

日比谷线为相对式月台，2面2线的地下车站。月台前后方有楼梯通往剪票口，电梯在月台中央与御徒町侧。另外，月台中央的电梯外是独立的剪票口（楼梯仅在平日早晨通勤时段开放）。 电扶梯分别在中目黑方向月台的北千住侧与北千住方向月台的中目黑侧。

银座线涩谷侧剪票口经由地下连络通道可至京成电铁京成上野站、上野中央通地下停车场与中央通地下连络通道。

两线剪票口各自独立，无法站内转乘，因此使用普通乘车券与回数券时，须使用转乘专用的橘色验票机。

站内商业设施“Metro pia”（メトロピア）改建的“Echika fit上野”于2009年2月20日开幕。车站在2018年3月完成翻新。

本站为站务管区所在站，管理上野站务管区上野地域、秋叶原地域、茅场町地域る。

月台配置

银座线与日比谷线月台编号未统一，皆为1、2号。

两线月台皆在弯道上。

虽是直通埼玉县、千叶县西北部、北关东方向的主要铁路总站，但上车人次并不如其规模。不过，由于人次统计不包含转乘人数，实际上站内有十分大量的转乘人潮。

平日早晨的宇都宫线、高崎线、常磐线可见众多乘客下车后在3、4号月台等待山手线、京滨东北线电车进站。山手线与京滨东北线的上野－御徒町间的尖峰时刻平均乘车率超过216%（2006年度），是当时日本最拥挤的混杂区间。2009年度起被总武线锦糸町－两国间超越。上野东京线通车后，本站往东京站方向不必转乘，上野至御徒町间乘车率也下降至170%左右。 2017年度1日平均上下车人次约61万人，一年上下车人次约2亿2300万人（包含京成上野站在内的1日平均上下车人次约66万人，年约2亿4100万人）。

乘车人次中的非定期票乘客比例将近六成。1日平均非定期票乘客超过10万人，可与大宫站与新桥站匹敌，然而1日平均定期票乘客仅不到9万人，甚至少于蒲田站及船桥站。

2017年度新干线1日平均上车人次为11,941人。

次于宇都宫站位居第6位。