天神大牟田線は西日本鉄道の本線格の路線にあたる。九州最大の繁華街である天神を起点に福岡県を南北に結ぶ大動脈であり、西鉄随一のドル箱路線である。沿線には県下でも比較的規模の大きな都市や拠点的な都市が連なっており、福岡都心から各地へ向かう路線の中でも古くから沿線開発が進んだ。
県内都市間輸送及び沿線輸送の役割を担っているため、福岡市への通勤・通学路線としての性格が強い。加えて、沿線には太宰府天満宮・九州国立博物館や旧柳河藩の城下町、グリーンランドなどの観光地があり、中でも太宰府や柳川へは沿線外からの利用も多い。さらに大牟田駅ではやまさ海運が運航する三池島原ライン島原港行と連絡する三池港行バスと接続しており、福岡都心から島原半島（長崎県）への最速ルートとなっている。
ほとんどの日本の大手私鉄路線は大都市内にJR駅と接続する駅や、または隣接するターミナル駅があるが、西鉄にはターミナル駅である西鉄福岡（天神）駅をはじめ福岡市内にJR駅と接続する駅や隣接する駅はない。なお、西鉄福岡（天神）駅は福岡市地下鉄空港線の天神駅と福岡市地下鉄七隈線の天神南駅と接続しており、こちらは後から西鉄の駅に接続する形で設置された。
なお、日本の大手私鉄の駅としては天神大牟田線の西鉄福岡（天神）駅が最西端、大牟田駅が最南端に位置する。
路線名について.
沿線風景.
下り列車の進行方向基準に記述する。
西鉄柳川駅を過ぎると左手に柳川車両基地が広がり、有明海沿岸道路と再び交差する。徳益駅構内で右にカーブした後は、ほぼ直線の線路を南下してゆく。やや左にカーブし、西鉄唯一の信号場である中島信号場を通過、高架線を上る。高架線のうち真新しい区間は、高架下の県道大和城島線拡張に際して付け替えられたものである。西鉄中島駅を通過した後に矢部川を渡ると、みやま市に入る。開駅で単線区間が終わり、ここからは終点まで複線となる。西鉄渡瀬駅の手前で大牟田市に入り、市北部の丘陵地帯を通過。倉永駅を過ぎて県道南関大牟田北線をくぐった付近から進行方向左手に鹿児島本線が近づいてくる。西鉄銀水駅の手前から鹿児島本線と完全に併走し、複々線のような様相を呈する。なお、鹿児島本線と共用している踏切は構造がJRの基準に合わせられている。 大牟田市街地に入り、新栄町駅を過ぎ、三井三池専用鉄道（廃線）の高架をくぐると、終点の大牟田駅に到着する。