乗用車航送は津軽丸型車載客船を用いて、1967年（昭和42年）6月1日より開始された。積載場所は遊歩甲板後部の遊歩スペースで、甲板上でUターンしなくて済むよう両舷の柵の一部を開閉可能な構造として乗用車乗降口とした。これに対応するため、青森第1岸壁には副岸側から遊歩甲板船尾右舷乗降口に達する斜路が、函館第2岸壁には遊歩甲板船尾左舷乗船口まで乗用車を昇降するエレベーターが設置された。乗用車は船の進行方向横向きに、2台縦列が3列の6台積載であった。当時は青森・函館両駅の構内配線改良工事は未完で、積載鉄道車両の積卸しを迅速に行い、55分で折り返せる岸壁は、青森第2岸壁と函館第2岸壁だけであった。このため津軽丸型7隻による3時間50分運航は行われていたが、5船12往復と1船2往復の組み合わせで、青森と函館の使用岸壁の割り当ても複雑であった。このため乗用車乗降設備のある青森第1岸壁と函館第2岸壁相互間発着便は限られており、また旅客定員の関係から、なるべく特急接続便は避け、さらに同年3月から就航していた東日本フェリーの青函航路と重ならない時間帯での設定、などの条件から、岸壁変更なしで乗用車航送可能な深夜の特急接続便1便・2便、同じく岸壁変更なしの午後の特急非接続208便、ならびに青森第2岸壁発ではあるが第1岸壁着発便とは重ならない夕方の特急非接続209便を第1岸壁発に変更のうえ、これら2往復で乗用車航送を開始した。ところが乗用車航送開始後、まもなく満車状態が続くようになり、8月1日から9月20日まで、津軽丸型で運航される深夜の貨物便258便・253便の青森での折り返しを、期間中のみ第2岸壁から第1岸壁に変更し、乗用車航送便として3往復とした。さらに9月27日発生した室蘭本線 豊浦 - 洞爺間岩石崩落による貨物輸送障害対策として、同年10月10日から10月20日まで、東日本フェリー青函航路がトラック航送に専念できるよう、国鉄は258便・253便の復活のほか、岸壁変更不要であった特急接続便の4便と貨物便259便でも乗用車航送を行い4往復とした。しかし、その後は元の2往復に戻された。1968年（昭和43年）7月1日からは多客期に対応するため、上記4往復に加え、貨物便254便・特急接続便5便の青森折り返し岸壁を第2岸壁から第1岸壁に変更、106便・207便も同様に青森折り返し岸壁を第2岸壁から第1岸壁に変更し、計6往復の乗用車航送が行われた。1968年（昭和43年）10月1日ダイヤ改正では、青森・函館両桟橋とも、第1岸壁・第2岸壁同時作業での55分折り返し運航が可能となり、津軽丸型の全面2.5往復運航が開始された。津軽丸型2隻5往復の運用を3組とし、それぞれ、甲・乙・丙系統として計15往復運航された。このうち、深夜の1便と12便、午前の5便とその反対便の20便、午後の21便と反対便の22便、夕方の105便と324便、夜の27便と4便、夜更けの169便と6便の6往復で乗用車航送が行われ、この6往復は冬季間を通して継続された。1969年（昭和44年）6月20日から9月30日までは、さらに、12便の折り返し303便の函館着岸壁を変更して乗用車航送便とし、岸壁変更なしで深夜の162便と早朝の164便、青森発岸壁変更した夕方の163便を加えた8往復で乗用車航送が行われた。1969年（昭和44年）10月1日改正では、甲便・丙便は全て青森第1岸壁、函館第2岸壁使用となり、これら10往復全てで乗用車航送可能なダイヤとなったが、閑散期でもあり、深夜の11便・12便、午前の5便・20便、午後の21便・22便、午後の38便、夕方の25便・4便、夜の27便・26便、夜更けの169便の6往復で乗用車航送が行われ、1970年（昭和45年）5月1日から、さらに早朝の33便、昼の37便・166便、夜更けの152便を加えた8往復とし、多客時となる7月1日からは、全ての甲便・丙便で乗用車航送が行われ10往復となった。以後、閑散期6往復、通常期8往復、多客期10往復が続けられた。津軽丸型7隻のうち6隻による甲・乙・丙便15往復体制はその後のダイヤ改正でも、便名に変更はあったものの維持され、1982年（昭和57年）の津軽丸（2代）・松前丸（2代）引退後も、石狩丸（3代）・檜山丸（2代）の2隻の車両渡船を、旅客定員650名、乗用車20台積載可能な客載車両渡船に改造し、甲便に充当してこの体制は継続された。両船は石狩丸型と呼ばれ、その乗用車積載場所は、津軽丸型より1層低い船楼甲板後部であったため、石狩丸型用として、青森第1岸壁副岸側に斜路が、函館第2岸壁にはエレベーターが設置された。なお石狩丸型の全長は144.6mと津軽丸型 より12.6mも長いため、函館第1岸壁では岸壁長を148mから165mに延長する工事が行われた。1984年（昭和59年）2月1日のダイヤ改正では、貨物専用の有川桟橋が廃止され、貨物専用便も函館桟橋の二つの岸壁に発着することとなったが、第1岸壁の長さは125mと短く、全長144.6mの空知丸（2代）で運航される定期貨物便2往復（53便・50便と51便・52便）は、岸壁長165mの函館第2岸壁使用となった。これにより、発着時間帯の重なる丙便の2往復（173便・170便と3便・22便）が函館第1岸壁着発となって、乗用車航送ができなくなり、乗用車航送便可能便数は8往復となった。しかし、この時期は閑散期の6往復のため問題はなかった。この改正後初めての多客期である7月1日からは、この時期まだ明るい17時前後に行われる51便・52便の函館折り返しを第1岸壁に変更し、丙便の3便・22便を第2岸壁に移し、かろうじて乗用車航送便9往復を確保した。1985年（昭和60年）3月14日のダイヤ改正からは、51便・52便の函館折り返しは第1岸壁となったが、乗用車航送多客期以外は、第2岸壁が使用された。1986年（昭和61年）11月1日のダイヤ改正では不定期貨物便1往復が削減されたが、乗用車航送には変化なく、閑散期6往復、通常期8往復、多客期9往復が続けられ、1988年（昭和63年）3月13日終航の日の午前の便で終了した。乗用車積載台数は当初は6台、1971年（昭和46年）4月からは車間をつめて4列8台に、1972年（昭和47年）7月からは、遊歩甲板を後方へ延長して12台とし、後に再度車間をつめて13台とした。1982年（昭和57年）参入の石狩丸（3代）・檜山丸（2代）においても当初の20台が、後年22台に増やされていた。積載する乗用車の大きさ制限は、当初は全長5.6m、車幅2.1m、車高1.85m、車両重量2.5トンで、その後、長さ制限が5.3mとなり、1980年（昭和55年）秋からは、車高のみ1.95mに緩和された。積み下ろしの待ち時間が少ないこと、発着場所がそれぞれの都市の中心駅であることなどから、ターミナルが郊外に位置する東日本フェリーとの棲み分けが成立しており、固定需要があった。津軽丸型では、露天の遊歩甲板後部に乗用車を積載したため、荒天時には、波しぶきが航送車両にかかることもあったが、1982年（昭和57年）参入の石狩丸型の2隻では、船楼甲板後部に新設された甲板室内に乗用車を収容したため、その心配はなくなった。また石狩丸型では1984年（昭和59年）7月7日より乗用車積載区画にバイク・自転車の積載も開始したところ好評で、翌1985年（昭和60年）4月1日からは津軽丸型でも同様サービスが開始された。乗用車航送開始2ヵ月後の1967年（昭和42年）8月から、臨時扱いながら、津軽丸型で運航される旅客扱いしていない貨物便での乗用車航送が開始され、翌1968年（昭和43年）7月からは津軽丸型による貨物便での乗用車航送は定期化された。そのため日本交通公社などから発売されていた日本国有鉄道監修時刻表の、国鉄の営業案内ページの連絡船に関する部分には航送船の時刻表が掲載されており、欄外には「時刻表本文に載っていない便は、乗用車・自転車・オートバイ・スクーター航送の運転者・同乗者以外はご利用になれません」と書かれていた。航送予約に関しても自動車の航送予約は乗船日の14日前からの受付で、一部の駅の窓口や一部の旅行センター、日本交通公社と日本旅行の一部営業所しか取り扱わなかった。1982年（昭和57年）当時、窓口で航送予約取り扱っていたのは青森・函館両駅の他に、釧路・帯広・旭川・札幌・東室蘭・長万部・八雲・森・浅虫・一戸・盛岡・弘前・大館・秋田の北海道・青森・岩手・秋田の4道県の16駅のみだった。駅の旅行センターでは新宿のみで取り扱っていた。