连接南北铁路的品川线
1885年3月1日，私营日本铁道公司的品川—赤羽段开通。这条绕行东京西侧的线路，是后来山手线形成的起点。当时东京的铁路分属不同方向：新桥—横滨铁路通向南方港口，日本铁道则以上野为终点向北延伸。品川线把这些交通方向接起来，尤其便于北方货物经铁路运往横滨。
日本铁道此前已于1883年开通上野—熊谷段。新建的品川线从品川经新宿、板桥通往赤羽，经过的多是当时东京外围地区；它的交通任务和线路形状，都与后来服务市区通勤的山手环线不同。
在台地与河谷之间施工
西侧路线要穿越武藏野台地的若干部分，沿途高地与河谷交替出现。施工人员挖开高地，将掘出的土石用于填筑低处，使轨道能够连续铺设。目黑川至目黑附近地势上升，是工程较早遇到的难点，施工中修建了长约36.58米的永峰隧道。
工程分区组织：原口要负责品川—新宿区段，增田礼作负责新宿以北、通向川口的工程区段。规划与施工区段延及川口，但1885年先行开通的具体区间是品川—赤羽。切土、填方与隧道施工，构成了这条铁路跨越起伏地形的实际工作。
参考：[1]
单线与蒸汽列车
品川—赤羽段最初按单线开通，使用蒸汽机车牵引列车。涩谷、新宿、板桥三站随1885年3月1日通车启用，目黑、目白两站则在3月16日开业。线路投入运营与各站开放并非完全同一天，后来密集的沿线车站也不是一次建成。
这时线路没有绕东京中心闭合，沿线不少地方仍处于城市边缘。铁路提供了新的客货运输通道，但东京内部的日常交通仍很依赖街道运输。山手线后来承担的大规模市内客流，是沿线城市化、支线接入和运营改造逐步带来的。
名称、支线与电气化
为加强与上野、秋叶原货运设施及田端方向的联系，日本铁道另建丰岛线，最终采用从池袋分岔至田端的路线，于1903年4月1日开业。在此以前，1901年8月的公司股东大会已正式把品川线、丰岛线合称为山手线。这说明1885年开通的区段、山手线名称的正式采用，以及通往田端的线路扩展，属于三个阶段。
1906年日本铁道国有化。与此同时，线路逐段增铺第二条轨道；1909年12月，品川经池袋至田端实现电气化，电车开始从乌森站，也就是今天的新桥站，经山手线运行至上野。电气化让这条外围干线连接线更适合承担连续的城市旅客运输。
客货分线与1925年的闭环
山手线的改造还包括把旅客电车与货运列车分开运行。1918年从品川—大崎开始实施的四线化工程，至1925年完成品川经池袋至田端的电车专用线路。明治时期修建的线路转作货运，新铺线路承担电车运行，减少了两类列车共用轨道的限制。
东京东侧的市街高架线则逐步向北推进。1919年中央线接入东京后，一度形成从中央线经东京、品川、新宿再到上野的“の”字形运行路线，尚未实现环行。最后衔接东京与上野方向的工程于1923年动工，又受到关东大地震影响。1925年11月1日，神田—上野间高架线开通，山手线才开始完整的环状运行，距品川—赤羽通车已有四十年。
车站成为城市转换点
山手线沿途与通向旧江户的道路相交，品川、新宿、涩谷等站逐渐吸引人流。此后，向郊外伸展的私营铁路在环线周边设终点，市内电车和后来的地下铁又把这些车站接向中心区。旅客在此换乘，商业设施也围绕站区集中。
这一变化使1885年为连接既有干线而铺设的铁路，逐步成为东京各片区之间的交通骨架。理解它的形成，需要把初期单线通车、田端方向接轨、电气化、客货分线与1925年闭环分别看清；今日环线的功能，是这些工程和运营阶段积累的结果。