大阪環状線（おおさかかんじょうせん、）は、大阪府大阪市内の天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅 - 西九条駅 - 新今宮駅間を結ぶ西日本旅客鉄道（JR西日本）の鉄道路線（幹線）である。
「大阪環状線」の呼称が指す区間は典拠や目的により、次のように使い分けられている。 国鉄分割民営化時に当時の運輸省に提出された事業基本計画、国土交通省監修の『鉄道要覧』および、JR西日本が発行している『データで見るJR西日本』では、大阪環状線は天王寺駅 - 新今宮駅間20.7 kmの路線で、新今宮駅 - 天王寺駅間1.0 kmは関西本線であり、今宮駅 - 新今宮駅間1.2 kmは関西本線との重複区間となっている。 『JR 線路名称公告』では、大阪環状線は大阪駅を起点・終点とする21.7 kmの路線でありなお、国鉄時代の1980年から10年間行われた国鉄（JR）全旅客営業鉄道路線完乗を目指すキャンペーン「いい旅チャレンジ20,000km」では起点・終着とも大阪駅とされた。ただし本路線のみ踏破（完乗）認定には起点・終着の写真ではなく、大阪駅と天王寺駅との写真が必要と定められた。、今宮駅 - 天王寺駅間2.2 kmは関西本線との重複区間となっている。 運行管理や旅客案内、『JR時刻表』、『JTB時刻表』（2023年3月号）での大阪環状線は、天王寺駅 - 大阪駅 - 天王寺駅となっている。 2025年3月までJRの旅客営業規則第78条第1項第1号に規定され、同第86条第5号の図中に太線区間で示されていた電車特定区間の「大阪環状線内」は、大阪環状線（大阪駅 - 天王寺駅 - 大阪駅）のほか、桜島線（JRゆめ咲線）全線と関西本線（大和路線）天王寺駅 - JR難波駅間が含まれていた。この区間内を相互発着する場合は運賃計算などに関する特例が適用された。 以下、特記がない限りは 1. （運行系統としては3.）に従って記述する。なお、大阪をはじめとする近畿圏においては、当路線を単に「環状線」と呼称する場合も多く、本項でも一部でそのように表記している。
概要 大阪環状線は、大阪市の都心部外周を環状運転している環状線であり、JR西日本のアーバンネットワークの中心路線として機能している。JR西日本の在来線において、利用者数は東海道本線に次ぐ第2位である。
ラインカラーは赤（）で、大阪のダイナミズムをイメージしている。駅ナンバリングで使われる路線記号はO近畿エリア・広島エリアに「路線記号」を導入します - 西日本旅客鉄道ニュースリリース（2014年8月6日）2020年2月19日閲覧。当路線で運行された101系・103系・201系電車の車体色はオレンジバーミリオン（ 朱色1号）で、現用車両の323系電車でもドア横のアクセントカラーや黒とともに帯色で使用されている。 サムネイル|ラインカラーを用いた駅名標
多くの駅で各方面へのJR・私鉄各線および都心部を走る大阪市高速電気軌道 (Osaka Metro) の地下鉄各路線と連絡しているOsaka Metroは今里筋線とニュートラムは接続駅なし。四つ橋線とは、大阪駅（西梅田駅）でのみ接続。今宮駅は大国町駅に近いものの、両駅とは500m離れているため、公式の乗換駅ではない。。また、大阪環状線では線内で環状運転や区間運転を行っている普通列車以外に、大和路線（関西本線）と阪和線、JRゆめ咲線（桜島線）、JR京都線（東海道本線）といったJR他路線と直通運転している普通列車や快速列車、及び特急列車が走行する大阪環状線を軸に、一体的に運行されている桜島線（JRゆめ咲線）・関西本線（大和路線）・阪和線・関西空港線に加えて、車両と運行管理システムを共用しているおおさか東線・奈良線を含めたこれらの路線系統は、鉄道ファンを中心に「南アーバン線区」と呼ばれている。。
大阪環状線は、南側の関西本線の一部区間、関西本線と東海道本線を連絡する東側の城東線、安治川の右岸を走る北西側の西成線の一部区間、南西側の関西本線貨物支線の一部区間を、第二次世界大戦後の高度経済成長期に西側の未成区間に新線を造って接続したものである。発足時の大阪市域のほぼ全域を取り囲んでおり、大阪環状線の内側を横断・縦断する地上路線は存在しないものの、地上区間により大阪環状線の内側に入り込む路線は9路線（天王寺駅阪和線ホームを含めると10路線）ある。地下路線ではOsaka Metro（旧大阪市営地下鉄）線が従来から大阪環状線の内側を横断・縦断しているが、地下鉄以外でもJR・私鉄ともに地下区間により横断・縦断路線を建設する計画が何度か立てられ、2009年までにJRではJR東西線、私鉄では阪神なんば線・近鉄奈良線（難波線・大阪線）の西九条駅 - 鶴橋駅間大阪環状線と交差する駅付近は地上区間で、前述の地上区間により大阪環状線の内側に入り込む路線にも数えている。の2つの横断路線が実現しているほか、2031年度には縦断路線のなにわ筋線（JR西日本、南海電鉄）が開通する予定となっている。
堂島・中之島・船場（本町など）・島之内（心斎橋など）といった都心部（旧来の中心市街）およびミナミの玄関口である難波が大阪環状線の内側に位置するため、前述の通り元私鉄を含む多数の路線が大阪環状線の内側に入り込んでいる。加えて新幹線接続駅がないため、新大阪駅 - 梅田駅（大阪駅直下） - 難波駅 - 天王寺駅間を直線的に通るOsaka Metro御堂筋線が市内交通の大動脈として都心部への移動の主力を担い、大阪環状線や他のOsaka Metro各線および大阪シティバスがそれを補完する形になっている。これらは他路線との直通列車が存在することとともに、同じく環状運転を行なっている東京の山手線と大きく異なる点である。
南側と東側は特に都心部から離れて敷設されたため、南海、京阪、近鉄（かつての大軌）がそれぞれ大阪環状線の内側に難波駅、天満橋駅、大阪上本町駅を構えた一方、比較的都心部に近接して敷設された北側では阪神、阪急とも大阪駅付近に大阪梅田駅 (阪神)、大阪梅田駅 (阪急)を構え、南側でも後発の近鉄（かつての大鉄）が天王寺駅付近に大阪阿部野橋駅を構えた経緯から、梅田、天王寺・阿倍野の副都心が形成された。大阪駅一帯の梅田は大規模な再開発の進展によって旧来の中心市街の相対的な地位を低下させるまでに発展している。また、河川が集中して土地の制約が大きかった京橋駅の周辺も大阪ビジネスパーク（OBP）と一体となった副都心が形成されている。
また、東側の大阪駅 - 京橋駅 - 天王寺駅間では、全列車が各駅に停車するのに対し、西側の大阪駅 - 西九条駅 - 天王寺駅間では、特急や快速は大阪環状線内で通過運転を行っているため、日中時間帯では特急・快速が全て停車する駅に1時間に15本が停車する一方で、特急や快速が通過する野田駅、芦原橋駅と今宮駅は1時間に4本しか停車する列車がない。これも日中は各駅とも1時間12本以上が停車する山手線と異なる点である。
路線の大半は高架であるが、天王寺駅付近と大阪城公園駅付近だけは地平を走っている。故にこの2駅だけは地上駅となっている。ただし、天王寺駅は掘割式の地下駅に分類される場合もある。また内回り線の新今宮駅 - 天王寺駅間には大阪環状線で最後まで一ツ家踏切は、冒頭の定義1.の区間には含まれない。残った踏切である一ツ家踏切があった。
大阪都心部を走る路線でありながら、他の私鉄・地下鉄線と直接競合していないこともあり、2013年に「大阪環状線改造プロジェクト」が開始されるまでは環状運転の大半の普通列車が国鉄時代の車両で占められ、新車導入や駅の美装化といった設備投資が、私鉄と競合し看板列車の新快速が運転されているJR神戸線やJR京都線などの主要路線と比べるとかなり遅れた。
JR線で唯一、全列車が掲載されている紙の時刻表が存在しない路線である（他路線に直通する列車の時刻はすべて掲載されている）。ただし、八峰出版がかつて発行していた『KATT 関西圏JR線私鉄線時刻表』では大阪環状線が特集として、また『携帯全国時刻表』特別付録として2017年4月号に別冊付録として大阪環状線の快速も含む全列車の時刻が掲載された。なお、『携帯全国時刻表』2018年4月号にも別冊付録で大阪環状線全列車時刻表（こちらは特急列車も含む）が掲載された。
全線が旅客営業規則の定める大都市近郊区間の「大阪近郊区間」、電車特定区間、およびIC乗車カード「ICOCA」エリアに含まれており、JR西日本近畿統括本部の管轄である。
なお、平均駅間距離は1.15 km（新今宮駅 - 天王寺駅間を含む場合は約1.14 km）で、JR西日本管内の路線では最も短いJRグループ他社で大阪環状線より平均駅間距離が短い路線は、JR東日本の鶴見線（本線のみで0.7 km。支線含めて約0.8 km）がある。。
路線データ 管轄・路線距離（営業キロ）：全長 20.7 km 西日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）： 天王寺駅 - 大阪駅 - 新今宮駅間 20.7 km 日本貨物鉄道（第二種鉄道事業者）： 福島駅 - 西九条駅間 (2.6 km) 軌間：1067 mm 駅数：19（起終点駅を含む） 大阪環状線所属駅に限定した場合、上記の駅数から東海道本線所属の大阪駅、関西本線所属の今宮駅・天王寺駅『停車場変遷大事典 国鉄・JR編』JTB、1998年。ISBN 978-4-533-02980-6。の3駅が除外され、16駅となる。なお、新今宮駅は大阪環状線所属と扱われる。 複線区間： 3線：福島駅 - 西九条駅間 複線：大阪駅 - 福島駅間、西九条駅 - 今宮駅間、天王寺駅 - 鶴橋駅 - 大阪駅間大阪環状線の定義を冒頭に記したうちの1.とした場合、新今宮駅 - 天王寺駅間は（大阪環状線ではなく）関西本線の複々線である。大阪駅を起点として大阪駅に戻る2.の定義とするなら、（関西本線の複線と並行する）新今宮駅 - 天王寺駅間も大阪環状線の複線区間である。 電化区間：全線電化（直流1500V） 閉塞方式：自動閉塞式 保安装置：ATS-P（全線P） 運転指令所：大阪総合指令所 列車運行管理システム：大阪環状・大和路線運行管理システム 最高速度：100 km/h IC乗車カード対応区間： ICOCAエリア：全線（全線PiTaPaポストペイサービス対象区間） 2020年度の混雑率：内回り109%（鶴橋→玉造 7:40-8:40）、外回り73%（玉造→鶴橋 7:25-8:25）
沿線概況
以下に示す記述はすべて内回り（反時計回り、左回り）の沿線概況であり、外回り（時計回り、右回り）の場合は風景の順番が逆で、大阪駅の発着ホームも2番のりばとなる。
天王寺駅は関西本線・阪和線が分岐しているほか、近鉄南大阪線、Osaka Metro御堂筋線・谷町線、阪堺電気軌道上町線との接続駅で、天王寺は南大阪の玄関口であるとともに、ミナミ・キタなどと並ぶ大阪市の都市核の一つである。駅周辺には天王寺ミオやあべのキューズモール、日本一の高さ300 mの駅ビルあべのハルカス（あべのハルカス近鉄本店）などの商業施設が多く、JR西日本の駅別乗車人員数では第3位である鉄道事業ダイジェスト：JR西日本 - 西日本旅客鉄道。
天王寺駅を出ると左にカーブして、天王寺駅の北側にある阪和線をくぐって北上する。寺田町駅を出て桃谷駅に向かう間は、マンションの立ち並ぶ天王寺区、下町情緒豊かな生野区を分けるように高架の線路を北上し、鶴橋駅に到着する。近鉄大阪線・奈良線、Osaka Metro千日前線との接続駅で、ホームには近鉄との連絡改札口があり、乗り換え客も非常に多い。駅前は在日コリアンによって造られたコリア・タウンが中核を担っている。周辺に焼肉店や朝鮮料理店が多く、駅周辺の賑わいは環境省のかおり風景100選にも選ばれている。
鶴橋駅からは引き続き住宅街を北上し、玉造駅を過ぎると今度は京セラドキュメントソリューションズや森下仁丹、サクラクレパスなどの本社建物が立ち並ぶ区域を通り、Osaka Metro中央線・長堀鶴見緑地線との連絡駅、森ノ宮駅に至る。森ノ宮駅を過ぎると左手に大阪城がある大阪城公園、右手に吹田総合車両所森ノ宮支所やOsaka Metroの森之宮検車場が見える。線路は高架から地上へ下り大阪城公園駅に着く。さらに進むと同支所の入出区線が右手から接近し、左手に多数のビル群が林立する大阪ビジネスパークを過ぎると京橋駅に着く。京橋駅には 片町線（学研都市線）・JR東西線と京阪本線のほか、Osaka Metro長堀鶴見緑地線が乗り入れ、飲食店街や歓楽街も発展していることから、「キタ」「ミナミ」に対して「ヒガシ」と呼ばれることもある。
京橋駅を出ると正面にはかつての淀川電車区・淀川駅に至る連絡線があった空き地が広がるが、大阪環状線は左にカーブする。桜の名所、桜ノ宮駅を過ぎ、旧淀川（大川）を渡って右にカーブすると、阪神高速12号守口線をくぐり大阪環状線の最も北に位置する天満駅と続く。天満駅を出てすぐ天神橋筋商店街を高架で跨ぎ、住宅街やビルの合間をかいくぐって行き、右手から東海道本線（JR京都線）が合流してくると大阪駅に着く。
大阪駅では最も南側（サウスゲートビルディング寄り）の1番のりばから発車する。大阪駅を出ると、東海道本線（JR神戸線・JR宝塚線）と並走し、やがて東海道本線は右に分かれていく。大阪環状線はそのまま直進して福島駅に着く。福島駅付近で東海道本線貨物支線が合流しているが、貨物線は地平線を走り、福島駅を出ると右手から貨物線が地平線から高架橋へ上ってくる。阪神本線を越えると、野田駅である。野田駅からはかつて、大阪環状線の北側から高架を下って直進方向に進んで三菱製紙などに至る専用鉄道と、大阪環状線をくぐって大阪市中央卸売市場本場にあった大阪市場駅へと至る貨物支線（1984年〈昭和59年〉2月1日廃止）が分岐しており、野田駅ホームからはその地上への分岐部の跡が確認できる。現在は、専用鉄道の線路跡には住宅などが建っており当時を偲ばせるものはないが、大阪市場駅への貨物支線跡は遊歩道として整備されている。
続く西九条駅は島式2面5線であるが、このうちホームがあるのは内側の3線のみである。桜島線（JRゆめ咲線）・梅田貨物線が分岐しており、大阪方面から桜島線に乗り入れているほか、梅田貨物線を経由して新大阪方面から特急列車も大阪環状線に直通している。西九条駅の真上に位置している阪神なんば線をくぐり、内・外回り線に挟まれて桜島線が地平に降りて西進して分かれていく。安治川を渡って大きく左にカーブすると、右手から阪神高速17号西大阪線・国道43号が寄り添い始め、ORC200などの高層ビルが建ち並ぶ弁天町駅に着く。弁天町駅は大阪環状線の最も西部に位置しており、Osaka Metro中央線との接続駅で、大阪ベイエリアの入口に当たる。高架下にはかつて交通科学博物館があり、内回りホームからは保存車両の一部を見ることができた。駅前は中央大通と国道43号が交差して車の交通量も多く、大阪環状線と直角に阪神高速16号大阪港線が交差している。
弁天町駅を出て一度左にカーブして東に向くと内回り・外回りの間に空き地があるが、これがかつての境川信号場跡で、大阪臨港線が分岐していた。正面から左手に京セラドーム大阪とガスタンクのモニュメントのある大阪ガスのドームシティ（岩崎地区）が見えると、その最寄り駅である大正駅に着く。大正駅はOsaka Metro長堀鶴見緑地線との連絡駅であるとともに大正区の最北端に位置しており、鉄軌道網がない同区内の大阪環状線以南の各方面に多数の大阪シティバスが運行されており、ラッシュ時には急行バスも運行されている。
大正駅の先で南海汐見橋線と交差すると芦原橋駅・今宮駅と続く。今宮駅は関西本線（大和路線）を越えるために内回り線のホームは3階となっているが、外回り線はその必要がないため2階にホームがあり、関西本線の下り線と同一ホームで乗り換えることができる。なお、1997年までは今宮駅には大阪環状線のホームがなく、当時地上にあった関西本線の両側の築堤上を内回り・外回りに分かれて走行していた。
新今宮駅は南海本線・高野線、Osaka Metro御堂筋線・堺筋線および、阪堺線との接続駅である。島式2面4線のうち、外側2線を大阪環状線の列車が、内側2線を関西本線および大阪環状線と直通運転する列車が使用している。新今宮駅を出ると、左手に通天閣や大阪市天王寺動物園といった主要ランドマークが立ち並び、天王寺駅に着く。この間、外回り線は高架橋で関西本線を越えるが、2012年6月まで、この交点付近に大阪環状線で最後の踏切となる一ツ家踏切があった。その踏切跡付近から天王寺駅にかけては、1993年に廃止された南海天王寺支線の廃線跡が南側に並行して残っている。
一ツ家踏切 thumb|2012年7月1日に廃止された一ツ家踏切。手前から内回り、関西本線上り・下り。高架線は外回り。 新今宮駅 - 天王寺駅間にあった一ツ家踏切は、大阪環状線に最後まで残った踏切で、内回り線（外回り線の同区間は関西本線を乗り越すため高架線になっている）・関西本線（大和路線）の列車のほかに、阪和線との直通列車も通過するため、朝ラッシュ時は1時間で最大54分踏切が閉まる開かずの踏切であった。JR西日本が所有する踏切の中でも線路内に立ち入るトラブルが多く、人身事故につながるケースもあったことから、2012年7月1日をもって廃止された大阪・天王寺区の「開かずの踏切」あす廃止『読売新聞』2012年6月30日。
この踏切で人身事故が発生するとその影響が広範囲に波及することから、JR西日本ではその対策として、最末期には踏切照明灯を青色にするなどの対策を取っていた。鉄道会社で青色の照明灯をいち早く導入したのはJR西日本で、実際に人身事故や踏切事故の抑止に効果があるとされたことから、青色の踏切照明灯は他線区にも導入され、その後、他社にも広がっている「青色照明で自殺を防げ JR九州、別府の13踏切に設置」 朝日新聞デジタル（2010年6月30日）2020年2月19日閲覧。
ルーフアート thumb|大阪環状線の7箇所で見ることができたルーフアート。現在は2箇所で見ることができる。 沿線では、民家の屋根上を作品展示の場所としたルーフアートが行われている。すべての作品は、車内や駅ホームから見える所にあり、堺市の芸術家である余田卓也が1994年から設置し始めたもので、2010年まで「家庭のパスワード」として、その家の住人が選んだ4桁の数字がシンボルカラーと共にそれぞれに数字と異なる色が掲げられていた。
運行形態 環状運転含む大阪環状線内相互発着の普通のほか、桜島線（JRゆめ咲線）に直通する普通、関西本線（大和路線）・阪和線・関西空港線へ直通する快速列車が運転されている。快速列車は、区間快速・直通快速を除いて、大阪駅 - 西九条駅 - 天王寺駅間で快速運転が行われている。また、東海道本線（JR京都線）・紀勢本線（きのくに線）方面から特急が、大阪駅 - （西九条駅） - 天王寺駅間を走行している。
日中は、全線にわたり1時間に12本の運転で、内訳は環状運転の「普通」、大和路線直通の「大和路快速」、阪和線・関西空港線直通の「関空快速・紀州路快速」がそれぞれ4本ずつである。大阪駅 - （西九条駅） - 天王寺駅間は特急「くろしお」1本、「はるか」2本が加わり、1時間に15本の運転となる。午前中と夜間は、JRゆめ咲線直通の普通（天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅 - 西九条駅 - 桜島駅間）が4本入るため、天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅 - 西九条駅間は1時間に16本、特急「くろしお」「はるか」を含めると大阪駅 - 西九条駅間は1時間に19 - 20本の運転となる。平日の朝夕は大和路快速に代わって区間快速が、朝ラッシュ時は関空・紀州路快速に代わって直通快速（外回りのみ）が運転されている。なお、特急は天王寺駅にしか停車せず、大和路快速と関空快速・紀州路快速は野田駅・芦原橋駅・今宮駅の3駅を通過するため、この3駅は日中は1時間あたり4本のみの停車となるなお、今宮駅には並走する大和路線の停車列車があるほか、野田駅には前述のようにJRゆめ咲線直通列車が停車する。。
国鉄時代から終電時刻はほとんど変わらなかったが、2009年3月14日のダイヤ改正で、乗務員の睡眠時間確保のために大幅な繰り上げが行われ、大阪環状線では最大21分繰り上がった。
旅客列車 普通
平日の朝夕ラッシュ時は約3分間隔で運転されており、ほとんどが環状運転列車であるが、天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅間の区間運転列車（朝ラッシュ時のみ）またはJRゆめ咲線直通列車も運転されている。この時間帯の前後には吹田総合車両所森ノ宮支所への入出区の関係から、京橋駅発着（内回り・外回り）・大阪城公園発（外回りのみ）となる列車がある。夕方ラッシュ時は2015年3月14日の改正で京橋駅発着を天王寺駅発着に延長して区間が統一された。
日中は環状運転列車が1時間に4本（15分間隔）運転されている。午前中と夜は、JRゆめ咲線直通列車が天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅 - 西九条駅 - 桜島駅間で1時間に4本（15分間隔）運転されている。時間調整のため、大阪駅・京橋駅・森ノ宮駅・新今宮駅で1 - 2分ほど停車するほか、新今宮駅で快速を待ち合わせる列車もあるため、先発先着の平行ダイヤにはなっていない。
車両は全て3ドア車で、原則としてロングシートの323系が使用されているが、ラッシュ時の一部の列車は転換クロスシートのある223系・225系や221系も使用されている。
環状運転を行っているため、運転取り扱い上や旅客案内上は「上り・下り」という概念はなく、「外回り・内回り」という表現が用いられている。列車番号は内回りを奇数（大和路線直通列車を除く）としているが、奇数だから「下り」という意味ではなく、起点である大阪駅で、東海道本線と列車の方向と列車番号の奇数・偶数を合わせて内回りを奇数としただけである。
環状運転する電車の各駅での行き先案内は、主要6駅（大阪駅、西九条駅、新今宮駅、天王寺駅、鶴橋駅、京橋駅）から直近の2駅を挙げて「○○・△△方面行き」としている（たとえば、天満駅での外回り電車は京橋・鶴橋方面行きと案内する）。
列車番号は、引き続き環状運転列車となる列車は1000番台を使用し、天王寺駅で列車番号が変わる。途中駅が終点となる列車は2000番台が使用されている。なお、大阪環状線内のみを走行する列車には、JRの客車列車と同様に列車番号の末尾にアルファベットが付かない。JRゆめ咲線に直通する列車は、列車番号の末尾にEがつく。
大和路線（関西本線）直通列車
大阪環状線と大和路線（関西本線）を直通する列車として、大和路快速・区間快速が運転されている。大和路快速は大阪環状線内の野田駅・芦原橋駅・今宮駅の3駅を通過するが、区間快速は大阪環状線内は各駅に停車する。日中および土・休日の朝と夜間に、大和路快速が1時間に4本（15分間隔）運転されている。朝と平日の夕方・夜間は大和路快速の代わりに区間快速が運転されている。
関西本線に直通する快速列車は1973年から113系で運転を開始し、1989年3月11日の221系導入と同時に「大和路快速」の愛称が付けられた。日中時間帯を中心に、天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅 - 西九条駅 - 天王寺駅 - 奈良駅 - 加茂駅間で運転（JR時刻表では大阪駅発着で案内）されているが、土休日ダイヤでは和歌山線高田駅・五条駅へ直通する列車がある。ラッシュ時間帯には大阪環状線内で各駅に停車する区間快速が運転されていて、京橋駅までの列車や和歌山線高田駅・五条駅へ直通する列車も設定されている。また天理教祭典（「こどもおぢばがえり」やお節会含む）開催時や土曜・休日ダイヤには臨時列車として桜井線（万葉まほろば線）に直通する列車もある。
夕方・夜間の一部の奈良駅・加茂駅発の区間快速は新今宮駅で阪和線方面からの特急列車の通過待ちを行う。
車両は全列車221系の8両編成で、区間快速には2016年9月まで103系・201系の8両編成が運用されていた。
また、2011年3月11日までの平日ダイヤの夜間には「やまとじライナー」が大阪駅 - 加茂駅間で運転されていた。大阪環状線内の停車駅は新今宮駅・天王寺駅であるが、大阪駅では両駅に停車する案内はされていなかった。
2023年10月23日より平日朝ラッシュ時間帯の加茂駅発大和路線区間快速2本に、有料座席サービス「快速 うれしート」（指定席）を設定している有料座席サービス「快速 うれしート」導入のお知らせ - JR西日本ニュースリリース 2023年8月24日。なお、当該座席は天王寺駅からは無料開放（自由席）となる。
大和路快速は、大阪環状線の東半分（天王寺駅 - 京橋駅 - 大阪駅間）では列車番号は数字だけだが、西半分（大阪駅 - 西九条駅 - 天王寺駅間）および大和路線内では末尾にKがつく。区間快速は列車番号の末尾にYがつく。
天王寺始発で大阪環状線の内回りを1周し、再度天王寺駅を経由してから大和路線（関西本線）に直通する列車は、始発である天王寺駅の環状線ホームでは本来の種別及び行先を案内・表示せず天王寺駅において本来の種別及び行先のまま案内をすると「環状線を1周してから大和路線に向かう列車」と「すぐに大和路線に向かう列車」が発車ホームの違いでしか区別をつけられない。、あたかも大阪環状線の内回りの普通列車であるかのように「普通 鶴橋・京橋方面」と案内されており、次駅の寺田町駅から本来の種別及び行先（「大和路快速 奈良」等）での案内・表示に変わる「大阪ステーションシティに集う転換式クロスシートの快速電車」『鉄道ジャーナル』2011年7月号、鉄道ジャーナル社、p.53。。
阪和線・関西空港線直通列車
大阪環状線と阪和線を直通運転する列車として、関空快速・紀州路快速・快速・直通快速が運転されている。関空快速・紀州路快速・快速は大阪環状線内の野田駅・芦原橋駅・今宮駅の3駅を通過し、直通快速は大阪環状線内は各駅に停車する。
日中と夜間は関空快速・紀州路快速が1時間に4本（15分間隔）運転されている。朝ラッシュ時の外回りは関空快速・紀州路快速の代わりに直通快速が運転される。
阪和線との直通運転は、1990年3月10日から新大阪発新宮行きの夜行快速列車が運転されたのが最初で、その後1994年9月4日に関西国際空港が開港したことにより、関西空港線直通列車として京橋駅 - 大阪駅 - 関西空港駅間で関空快速の運転が開始された。当時の大阪環状線内の停車駅は、京橋駅・大阪駅・西九条駅・弁天町駅・新今宮駅・天王寺駅であったが、翌1995年4月20日から1999年5月9日まで、関空快速の停車駅のうち西九条駅・弁天町駅・新今宮駅を通過する「関空特快ウイング」が運転されていた。和歌山方面では新大阪駅発着の快速のみであったが、1999年5月10日から京橋駅 - 日根野駅間で関空快速と併結する紀州路快速の運転を開始し、大阪環状線に乗り入れることとなる。
大阪環状線の天王寺駅発着の列車は、2008年3月14日までは早朝・深夜にのみ設定され、内回りでは京橋駅 → 大阪駅間でも快速運転も行っていたが、翌15日のダイヤ改正で天王寺駅の阪和線への連絡線が複線化されたことにより、朝ラッシュ時間帯に大阪環状線へ直通する列車が増発されて直通快速として運転されるようになると、大阪環状線を一周する列車が増加するとともに、関空快速・紀州路快速・快速は大阪駅 - 京橋駅 - 天王寺駅間で各駅に停車するようになり、快速通過駅での停車時刻の間隔が所々で広がっていた問題が解決された。さらに、2012年3月17日のダイヤ改正では日中のJRゆめ咲線直通列車が削減され、この時間帯の大半の列車が大阪環状線天王寺駅発着に変更されたため、京橋駅で折り返す列車は午前中・夕方の一部列車と深夜時間帯のみになっている。また夜間時間帯には日根野駅までの列車もある（種別上は快速）。
また、2003年10月4日から2006年3月12日までの土曜・休日ダイヤの朝に、鳳駅 - 天王寺駅 - 大阪駅 - 天王寺駅間では直通快速と同じ停車駅で、区間快速が運転されていた。車両は日根野電車区（当時）の103系8両編成が使用されていた。