列車衝突を防止するためにATS（自動列車停止装置）やATC（自動列車制御装置）を全線に整備しています。現在、安全性をさらに高めるため、連続的な速度のチェックを行うことができるATS-P、ATS-Psの整備を拡大しています。ATS-Pについては、首都圏を中心に整備エリアを拡大し、2011年度末現在で、2,353.5kmに整備したほか、ATS-Psについては、210.5km（仙台・新潟圏）と47駅に整備しています。なお、ATS-Ps区間であった仙石線あおば通〜東塩釜間については、2011年10月に無線を使った列車制御システム(ATACS)への切替を行いました。
また、2006年7月の「鉄道に関する技術上の基準を定める省令」の改正を受け、分岐器、線路終端部および下り勾配の速度超過防止対策に取り組んでいます。なお、曲線部については2009年度末に対象箇所の整備を完了しました。

■速度超過防止対策

	対象箇所	2011年度末実績	完了見込
曲線部	1,468箇所	1,468箇所	2009年度完了
分岐器	816駅	721駅	2015年度
線路終端部	63駅	61駅	2015年度
下り勾配	1,528箇所	872箇所	2015年度

※2006年7月以前に整備した箇所を含む