Tuyến được ra mắt vào ngày 20 tháng 12 năm 1914, được điện khí hóa và chuyên phục vụ chở khách, kết nối ga Shinagawa ở Tokyo với ga Takashimacho ở Yokohama.[5] (Bến cuối này được đổi tên thành ga Yokohama vào tháng 8 năm 1915, và ga Yokohama cũ đổi tên thành ga Sakuragicho).[5] Ban đầu, tuyến có tên là Tuyến đường sắt điện Tokaido (東海道電車線 (Đông Hải Đạo Điện Xa Tuyến), Tokaido-densha-sen?) và sau là Tuyến Keihin (京浜線 (Kinh Banh Tuyến), Keihin-sen?).[5] Từ ngày 30 tháng 12 năm 1915, toàn tuyến được mở rộng tới ga mới Sakuragicho.[5]

Tuyến Keihin được mở rộng lên phía Bắc thông qua Tuyến Tohoku Chính tới ga Akabane vào tháng 2 năm 1928, và tới ga Ōmiya vào tháng 9 năm 1932.[5]

Tuyến Keihin ban đầu có các toa hạng ba, toa hạng hai, tương đương với toa thường hiện tại và toa cao cấp - Green Car. Dịch vụ hạng hai bị ngừng vào năm 1938 để phục vụ các toa quân sự đặc biệt trong thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ hai. Các hàng ghế quân sự được chuyển thành phục vụ phụ nữ và trẻ em sau chiến tranh, và chuyển thành kiểu thông thường vào năm 1973 do những lo ngại về tình trạng quá tải hành khách. Dịch vụ hạng hai này sau đó được phục hồi vào những năm 1950 nhưng cũng bị chấm dứt không lâu sau đó.[cần dẫn nguồn]

Từ tháng 11 năm 1956, Tuyến Keihin-Tohoku được tách rời hoàn toàn với Tuyến Yamanote giữa Tamachi và Tabata, cho phép chạy được nhiều tuyến hơn.[5] Ngày 19 tháng 5 năm 1964, tuyến được nối thông với Tuyến Negishi.[5] Các tàu 10 toa (dòng 103) bắt đầu hoạt động từ ngày 1 tháng 4 năm 1966.[5]

Các chuyến tàu "Cao tốc" bỏ qua một số ga được ra mắt năm 1988 để giảm bớt tắc nghẽn dọc theo hành lang tuyến Yamanote tốt hơn.[cần dẫn nguồn] Từ ngày 14 tháng 3 năm 2015, tất cả các chuyến cao tốc dừng thêm tại ga Kanda và chỉ dừng tại ga Okachimachi vào cuối tuần và các ngày nghỉ lễ Quốc gia.[6]