JR東日本、京王電鉄、東急電鉄および東京メトロという4社の路線が乗り入れるターミナル駅である。JR以外の各線はすべて当駅を起点・終点としている。JR・東急電鉄・東京メトロの駅は渋谷スクランブルスクエアと直結しており、また渋谷マークシティ（京王井の頭線駅ビル）、渋谷ヒカリエ、渋谷ストリーム、渋谷フクラスとは連絡通路を介して行き来することができる。
JR東日本


山手線 - 駅番号「JY 20」

埼京線 - 駅番号「JA 10」

湘南新宿ライン - 駅番号「JS 19」

京王電鉄


井の頭線 - 駅番号「IN01」

東急電鉄


東横線 - 駅番号「TY01」

田園都市線 - 駅番号「DT01」

東京メトロ


銀座線 - 駅番号「G 01」

半蔵門線 - 駅番号「Z 01」

副都心線 - 駅番号「F 16」

JR東日本の駅に乗り入れている路線は、線路名称上は山手線のみであるが、以下の3系統が停車し、旅客案内ではそれぞれ別路線として扱われている。なお、埼京線と湘南新宿ラインは線路とホームを共有している。

山手線：電車線を走行する環状路線。

埼京線：山手貨物線を走行。大宮駅方面の川越線と大崎駅方面のりんかい線、東海道貨物線経由で羽沢横浜国大駅から相鉄線との相互直通運転も実施。

湘南新宿ライン：山手貨物線を走行する中距離電車。当駅を経由し、大宮駅方面（北行）の宇都宮線・高崎線と横浜駅方面（南行）の東海道線・横須賀線を相互直通運転。

また、山手貨物線を経由する有料特急列車として、旧目黒川信号場から品鶴線を経由して総武本線・成田線に直通する特急「成田エクスプレス」、湘南新宿ラインと同じルートで東海道本線に直通する特急「湘南」、東海道本線方面の特急「踊り子・サフィール踊り子」の新宿方面発着列車が停車する。また、特定都区市内制度における「東京都区内」および「東京山手線内」に属しているほか、「SBY」のスリーレターコードが付与されている。

京王電鉄は井の頭南管区所属で、管区長所在駅である。

東横線と副都心線[報道 1][報道 2]、田園都市線と半蔵門線はそれぞれ相互直通運転を行っている。このため東横線・副都心線と、田園都市線・半蔵門線との駅は東急電鉄と東京メトロの共同使用駅であり、4線を東急電鉄が一体で管理している。
歴史渋谷駅周辺の白黒空中写真（1963年6月）
国土交通省 国土地理院 地図・空中写真閲覧サービスの空中写真を基に作成

1885年（明治18年）3月1日：日本鉄道の駅が開業（赤羽 - 品川間の開通と同時）[6][7][8]。開業当初の駅はかつて使用していた埼京線ホーム付近に位置し、単線の地平駅であった[6]。一般駅。開業日の利用者はいなかった。

1905年（明治38年）10月：新宿駅 - 当駅を複線化、翌1906年（明治39年）10月には当駅 - 大崎駅間を複線化[6]。この複線化に合わせて駅構内の拡張と貨物駅設備が増強された[6]。

1906年（明治39年）11月1日：日本鉄道が国有化されて官設鉄道の駅となる。

1907年（明治40年）8月11日：玉川電気鉄道玉川線（後の東急玉川線）が開業[7][8]。

1909年（明治42年）10月12日：線路名称制定により山手線の所属となる。

1911年（明治44年）8月3日：東京市電（後の東京都電）青山線が中渋谷ステーション前まで延伸（同停留所は渋谷駅東口の宮益坂下に設置）。

1920年（大正9年）8月1日：後述の複々線化に合わせて高架化、山手線旅客駅を現在位置に移転させた[6]。貨物駅はそれまでの場所にとどまった[6]。

1921年（大正10年）

6月11日：玉川電気鉄道天現寺橋線（後の東京都電天現寺橋線）開業。

7月15日：当駅 - 恵比寿駅間を複々線化、翌1922年（大正11年）7月には当駅 - 原宿間を複々線化、山手線と山手貨物線を分離する[6]。


1923年（大正12年）3月29日：市電青山線が渋谷駅前まで延伸（現在のハチ公前広場の位置）。

1927年（昭和2年）8月28日：東京横浜電鉄（現・東急）東横線が開業[7][8][9]。島式ホーム1面2線で、2両分を有する高架駅[7][8][9]。

1933年（昭和8年）

8月1日：帝都電鉄渋谷線（現・京王井の頭線）が開業[10][11]。

10月：東横百貨店（後の東急百貨店東横店東館）の建設に着手[9]。


1934年（昭和9年）

4月21日：駅前に忠犬ハチ公像（初代）が設置される（1944年8月に金属供出）[7]。

11月1日：東横線渋谷駅に東横百貨店（旧：東横店東館）が開業[7][12][8]。