名寄本線は、北海道鉄道敷設法に規定する「天塩国奈与呂ヨリ北見国網走ニ至ル鉄道」の一部であり、道央とオホーツク海沿岸方面を結ぶ幹線鉄道として建設されたものである。湧別軽便線（ゆうべつけいべんせん）の延長として、1915年に野付牛（現在の北見駅）方面（下生田原、現在の石北本線安国駅）から社名淵（後の開盛）へ延長された路線を発端とする。国有鉄道の軽便線は、軽便規格とはいいながら他路線と同じ軌間1067mmで建設されたが、湧別軽便線だけは、軌間762mmであった。翌年（1916年）には、軌間1067mmに改軌されたが、私鉄買収線を別にすれば国有鉄道が軌間762mmで建設した唯一の例である。この年、社名淵 - 下湧別（後の湧別）間が軌間1067mmで延伸開業し全通。1922年に軽便鉄道法の廃止により、湧別線（ゆうべつせん）と改称された。一方、名寄 - 中湧別間は難所であった石北峠・北見峠を避けて、名寄方は名寄西線（なよろさいせん）、中湧別方は名寄東線（なよろとうせん）として両側から建設が進められ、1919年から1921年にかけて名寄線（なよろせん）として全線が開通した。1923年には、支線（渚滑線）の開業に伴って、名寄本線と改称している。1932年に北見峠を克服して石北線（当時の名称。1961年に石北本線と改称）が全通すると湧別線は遠軽を境に分割され、遠軽 - 下湧別間は名寄本線に、遠軽 - 野付牛間は石北線に編入された。同時に、名寄本線は幹線鉄道としての役目を石北線に譲ることとなった。1980年に国鉄再建法が成立すると、第2次特定地方交通線に指定されたが、冬季の代替輸送に問題があるとして天北線・池北線・標津線（長大3線）と共に一時、廃止承認が保留された。しかし、結局1985年に問題が無くなったとして追加廃止承認された。1987年4月の国鉄分割民営化後、沿線の遠軽町、紋別市、下川町が住民の利用に補助金を出すなど、なおも存続を求める運動が行われた。そして、比較的乗降客数が多かった名寄駅 - 下川駅と紋別駅 - 遠軽駅間を第三セクター化して部分存続させる案が浮上した。しかし、結局鉄道としての存続は断念され、1989年4月30日の旅客営業を以って全線廃止となった。
1995年の夏にハドソンが実施したハドソン全国キャラバン「劇場空間天外ごっこ 誰がハドソン夢まつり'95」に使用された楽曲が収録されている。同年12月に発売されるゲーム『天外魔境ZERO』を主題とし、『鮫亀』、『ボンバーマンシリーズ』、『桃太郎シリーズ』のイメージソング及びコマーシャルソングを収録している。
1986年8月に、関西初の205系がスカイブルーの帯を締めて明石電車区に4本配属され、103系を阪和線と武蔵野線に転属させた。11月1日の国鉄最後のダイヤ改正で201系と組んで各駅停車の増発を行った。新快速が外側線（列車線）を走るようになったことから、余裕のできた内側線の増発分として、吹田駅 - 甲子園口駅間の区間運行の運転区間を高槻駅 - 神戸駅間に延長し、この区間の1時間あたりの本数が8本に増発された。また、芦屋駅・須磨駅での新快速の待避がなくなったことから所要時間も短縮され、現在に至るダイヤの基礎を形成した。1987年3月31日に国鉄が分割民営化されて翌4月1日からJR各社がスタートしたが、この時期の動きとしては、1987年から1988年にかけて103系の冷房改造を2本実施した程度である。また、1988年3月13日に夕方時間帯の運行サイクルを等間隔に変更し、この時間帯に残っていた甲子園口駅折り返し列車を廃止した。1989年以降、103系の動きが慌しくなってくる。残留していた非冷房車の編成（全編成が1969年投入の最古参車）のうち、3本を4両化して福知山線に投入して同線の輸送力増強を実施、1本を冷房改造のうえ4両編成+3両編成の分割編成に改造して淀川に転出させた。保留車として残存した非冷房の中間車を除くと、この時点で編成単位で残った非冷房車は1編成だけとなり、実質的に冷房化率100%となった。1991年3月16日のダイヤ改正では、日中時間帯の快速が西明石駅 - 加古川駅間で1時間あたり4本に増発され、各駅停車の加古川駅乗り入れは朝ラッシュ時の2本のみに削減された。同年秋には片町線（学研都市線）の207系量産車投入に伴う103系捻出車が転入、非冷房編成を置き換えて、各駅停車用車両の冷房化率は名実ともに100%となった。103系の淘汰はさらに続き、1994年3月には207系1000番台を基本6両編成+付属2両編成の8両編成14本112両を高槻電車区（現在の吹田工場高槻派出所）に投入、103系を完全に置き換えて、1969年以来25年の長きにわたった（1983年の201系投入後は脇役に転じたが）各駅停車用としての103系の運転は終了した。207系の投入によって、各駅停車初の8両運行が始まったほか、6両運行も復活し、6両の場合には駅の時刻表に丸数字で掲示されていた。同年9月4日のダイヤ改正では、週休2日制の拡大により、各駅停車でも土曜ダイヤ・休日ダイヤが土曜・休日ダイヤに統合された。