Rys historyczny Dworzec otwarto 28 VII 1883 jako stację początkową pierwszego odcinka kolei prywatnej sieci krajowej 日本鉄道 Nippon Tetsudō do 熊谷 Kumagaya. Wiadomo, że tory towarowe tej kolei przechodziły przez dworzec Ueno aż do położonego półtora kilometra dalej na południe dworca towarowego w dzielnicy Akihabara. W 1906 kolej została upaństwowiona (odtąd należała do Kolei Rządowych Tetsudō Kokuyūhō). W 1925 r. ukończono linię łączącą Ueno z dworcem Tōkyō, przebiegającą na wiadukcie. W 1927 r. otwarto stację metra. W latach 30. dokonano przebudowy dworca – powstał wówczas obecny budynek recepcyjny, wielki hall i – prawdopodobnie – niektóre hale peronowe. W 1949 Kolej Rządowa zmieniła status i nazwę na „Japońskie Koleje Narodowe” (日本国有鉄道 Nihon Kokuyū Tetsudō). W 1985 otwarto linie Tōhoku i Jōetsu Shinkansen (Ueno był tymczasowo dworcem początkowym), a 1991 r. uruchomiono ich trasę podziemną do dworca Tōkyō. Od 1987 r. dworzec należy do kolei JR Higashi-Nihon (JR East).
Charakterystyka ruchu Dworzec Ueno był stacją początkową pociągów dalekobieżnych łączących Tokio z północą kraju. Od budowy linii Shinkansen między Ueno i Tōkyō, Ueno jest stacją początkową większości pociągów regionalno-aglomeracyjnych wychodzących na północ, oraz przystankiem na dwóch liniach średnicowych kolei miejsko-aglomeracyjnej.