通勤五方面作戦
中央本線
本路線のみ、五方面作戦として銘打たれる前の第二次五ヵ年計画時から本格的な工事が着手されている。それは、武蔵野地域は沿海部の埋立地より開発が容易であり、隣接県の田園・丘陵地帯よりはある程度市街化の素地があったからである。このため、高度経済成長初期には最も沿線人口の伸び率が大きかった。中央本線系統では既に完成していた御茶ノ水駅 - 中野駅間の複々線を三鷹駅・立川駅まで延伸する事と、建設が開始されていた営団地下鉄（現・東京地下鉄）東西線へ中野駅から国電が直通する事が計画の基本となった。
1966年（昭和41年）に中野駅 - 荻窪駅間の複々線化が完成して地下鉄東西線との直通運転が開始され、続く1969年（昭和44年）には三鷹駅までの複々線化が完了した。しかし、三鷹駅 - 立川駅の区間は複々線工事に取り掛かることなく現在に至っている。そのため工事が施行された他方面にくらべて急行線を走る快速電車の列車本数が過密である状況が続いている。
東北本線
この系統では東北本線（宇都宮線）・高崎線列車と京浜東北線電車が赤羽駅 - 大宮駅間で線路を共用していたのを分離、貨物線と合わせて3複線化することとした。加えて、大宮駅北側における東北本線と高崎線の平面交差を、立体化により解消することとした。また、この分離で線路数が増え、列車の運行本数も増加することから、同時に川口駅 - 大宮駅間はすべての踏切を撤去して完全立体化された。この工事は「ヨンサントオ」改正の実施に合わせて1968年（昭和43年）10月に完成している。
常磐線
常磐線では、北千住駅 - 取手駅間（うち北千住 - 綾瀬間は営団が千代田線として建設）を複々線化し、快速電車や中距離電車・特急列車と各駅停車をそれぞれ常磐快速線と常磐緩行線とに分け、常磐緩行線電車は全てが新規に建設される営団地下鉄（現・東京地下鉄）千代田線と相互直通運転する事とされた。
1971年（昭和46年）4月に我孫子駅までの複々線化と、霞ヶ関駅まで開通していた営団地下鉄千代田線との直通運転が実施され、1982年（昭和57年）11月には緩行線の我孫子 - 取手駅間の開業となっている。しかし、各駅停車列車が上野駅に直通しないことや、営団にまたがる運賃が割高であったこと等から「迷惑乗り入れ」といわれる社会問題も引き起こし、運行面の問題は現在に至ってもほとんど改善されていない。
総武本線
総武本線では錦糸町駅 - 千葉駅間において、快速・特急列車と各駅停車をそれぞれ総武快速線と総武緩行線とに分離する複々線化を行った。また同時に東京駅 - 錦糸町駅間に地下新線を建設して東京駅に乗り入れ、さらに横須賀線列車との相互直通運転の実施を計画した。また前述した地下鉄東西線へも一部緩行線電車が西船橋駅 - 津田沼駅間で相互乗り入れを行う事とした。
東西線との相互乗り入れは1969年（昭和44年）に開始され、東京駅 - 錦糸町駅 - 津田沼駅間の新線・複々線は1972年（昭和47年）7月に、津田沼駅 - 千葉駅間の複々線は1981年（昭和56年）10月に完成している。常磐線の場合と異なり、こちらでは東京駅へのアクセスが従来は秋葉原駅で乗換える必要があったところが、改良後は快速が直接乗り入れるようになったので沿線住民から絶賛された。
五方面作戦と国鉄財政
通勤五方面作戦には国鉄の、主に借款による資金が主として利用された。その負担は地方ローカル線の衰退や新幹線の建設などにより悪化していた国鉄財政には耐えられるものではなく、国鉄分割民営化の一つの遠因となったとも言われている。しかし、近藤太郎のように極端に増大しドル箱と化した首都圏の需要を吸収する役目を果たしたことから、東海道新幹線と共に、国鉄再建の要として見なす評価もある。葛西敬之は後者の立場を取っている。また、近藤は『運輸と経済』1983年3月号にて社会全体に与えた経済的利益にも言及している。
その他
一方、以前より行われていた優等列車の増発とは異なり、通勤ラッシュへの対策は投資額の割には増収・増益には結びつきにくいと言われて来た。その理由としては、通勤客は主として普通乗車券より割引された定期券を利用しているからである。都市生活を支えるインフラストラクチャー整備に近い面を保つことを考えても、その費用は主として、利用者に負担を求めるか、国ないし自治体が資金を助成するべき事業であったと指摘されている。
また一方で首都圏以外の通勤圏の速達化対策は疎かであった。混雑率は首都圏が突出し、他の地方は低調に推移していた。関西圏では、東海道本線・山陽本線等の一部で改良が進んだり、関西本線の湊町 - 奈良間の電化が行われた程度であった。また同エリアでは併走する私鉄との競合が多かったが、国鉄は所要時間の面では優位に立っていても列車本数が少ないことで全く勝負にならず、需要を私鉄に吸い取られている有様であった。これらには国鉄内外から不満がつのり、「関西3局」（福知山・大阪・天王寺の各鉄道管理局）のうち、大阪・天王寺の両鉄道管理局はしばし国鉄本社および「関東6局」（高崎・水戸・東京北・東京南・東京西・千葉の各鉄道管理局）に対する反抗とも取れる行動を取ったとみなされる施策もある。また、北九州地区では旧運炭路線であった勝田線において、沿線が福岡市のベッドタウンとなった後も一日数往復のままで輸送改善せず（1981年当時は平日6往復、土休日は7往復）、都市近郊路線として活用することも検討せずにほとんど利用者がつかないまま、結局特定地方交通線に指定されて廃止に追い込まれたという例さえあった。
首都圏高速鉄道網
『見えない鉄道員』という産業映画がある。この中では、当時の最新鋭コンピュータ（紙テープおよびラインプリンタ）を用いて関東周辺に人口分布図のようなプロッティングを行っている場面が映し出されている。しかし、当時、五方面各線は経路選定の段階を終わり具体的な設計作業が実施されており、一部区間は着工済であった。そのため、五方面作戦ないし第三次長期計画を明示する説明はない。
当時構想段階にあったのは1966年に国鉄より発表された首都圏高速鉄道網（通勤新幹線）である。首都圏高速鉄道網は、「国鉄本社経営課題」として1966年度より2ヵ年に渡り京都大学工学部教授天野光三を座長として研究が実施された。その中で、路線選定にあたり、首都圏を東京駅を中心とした同心円状の空間を区分し、路線配置パターン、運賃水準などを変動させた通勤新線6線を敷設した際の効用についてのシミュレーションも存在する。しかし、国鉄施設局長を務めた馬場知巳など建築畑の重鎮からは、遠隔地に宅地、或いは学園都市などを開発して高速鉄道で都心と連絡するこの構想は批判的な目で見られていた。馬場や今岡鶴吉といった一部関係者は十河時代の1959年より正式な研究が開始されていた都心部の再開発・高層化により増大する人口を吸収し、職住近接を図る発想を推していた。このように、五方面作戦のような具体策が実施される裏では、郊外派と再開発派による机上の論戦が繰り広げられ、現実の計画策定にも影響を与えている。
その後、通勤新幹線の俗称通り、新幹線方式をベースに検討が進められ全幹法の立法時にも国会で議論があったが、国鉄側答弁に見られるように、通勤新幹線は同法の対象に含まないものとされ、議論は終息した。同時に、第三次長期計画、五方面作戦を策定した石田も総裁の身を引いた。
時を前後して第三次長期計画自体も1968年度で打ち切られ、翌年より第1次再建計画に引き継がれた。これを皮切りとして数年ごとに再建計画が立てられていったが、五方面作戦自体は中央線を除いて継続実施された。