1438年以降、神聖ローマ皇帝はオーストリア大公・ハプスブルク家が世襲するようになり、15世紀にはマクシミリアン1世は結婚政策でブルゴーニュ、フランドル、スペインにも家領を持つようになる。マクシミリアンの孫のカールはスペイン王カルロス1世となり、フランスのフランソワ1世と熾烈な皇帝位争いをへて神聖ローマ皇帝カール5世となった。スペインは大航海時代の成果として新大陸に植民地を有しており、ハプスブルク家は「太陽の沈まない帝国」となった。しかし、ドイツではマルティン・ルターの宗教改革がはじまり、神聖ローマ帝国は動揺した。弟のフェルディナントはモハーチの戦いで敗死したラヨシュ2世からハンガリー・ボヘミア王の位を継承し、ハンガリー、ボヘミアもハプスブルク家の支配下におかれた。これによってハプスブルク帝国は多民族化が進むと同時に第一次ウィーン包囲以来オスマン帝国と勢力圏が接するようになった。1556年カール5世が退位すると、息子のフェリペ2世がスペイン王位を継承し、フェルディナントがオーストリアと皇帝位を継承した。フェルディナント1世は1555年のアウクスブルクの和議で兄皇帝に代わりプロテスタントに一定の譲歩を示す形で和解したが、以後の皇帝たちはカトリック重視の政策をとりプロテスタント諸侯との対立を強めた。カトリック強硬派のフェルディナント2世が即位すると1618年にプラハ窓外投擲事件が起き、三十年戦争が始まった。フェルディナント2世は神聖ローマ帝国を「カトリック帝国」にすべく戦争を推し進めるが、それにプロテスタント諸侯が反発し、さらにデンマーク、スウェーデンが介入した。さらにハプスブルク家の強大化を怖れたフランスもカトリック国にもかかわらず介入した。1648年のヴェストファーレン条約では信仰の自由と諸侯の自由が認められ、事実上神聖ローマ帝国の実態は失われ、ハプスブルク家によるドイツ統一は不可能となった。以降、ハプスブルク家はオーストリアとボヘミア、ハンガリーなどの「家領」の支配を強化し絶対君主制の基礎を固めて行った。1683年にはオスマン帝国による第二次ウィーン包囲に遭うが守り抜き、攻勢に転じ、1699年にカルロヴィッツ条約を結んだ。その結果、ハンガリー全域とクロアチアを獲得した。スペイン継承戦争ではブルボン家の王位継承を認めたが、南ネーデルラント、ミラノ公国、ナポリ王国を獲得した。この頃に即位したカール6世には男子がいなかったため、家領不可分と長子相続を条件に定めた国事勅書をだし、娘のマリア・テレジアを後継者とした。しかし、マリア・テレジアが即位すると、諸侯は異議を唱え、プロイセン王国のフリードリヒ大王がシレジアに侵攻した。1740年にはオーストリア継承戦争が起こり、その結果、マリア・テレジアの継承は承認されたがシレジアは回復できなかった。マリア・テレジアは皇女マリア・アントニアをフランス王太子（後のルイ16世）と婚約させ、200年来の敵対関係を終結させ（外交革命）、対プロイセン包囲網を結成した。1756年からの七年戦争ではロシア帝国とともにプロイセンを窮地に追い込むものの、最終的な勝利には至らずシレジアの回復にも失敗した。その後、ポーランド分割に参加した。晩年のマリア・テレジアは息子のヨーゼフ2世と共同統治を行い、彼女が没するとヨーゼフ2世が親政を開始した。ヨーゼフ2世は啓蒙主義の影響を受けて、農奴制廃止などの近代化政策をとったが、広範な支持を得られず、失意のなかで没した。1789年にフランス革命が勃発するとピルニッツ宣言をプロイセン王とともに出し、ルイ16世が処刑されると革命に介入する。さらに第一次対仏大同盟にも参加した事でフランス革命戦争へと巻込まれていった。フランスでナポレオン・ボナパルトが皇帝に即位するとアウステルリッツの戦いを戦い。その後バイエルンの離反、ライン同盟の結成などドイツ諸侯が帝国議会から脱退したため、フランツ2世は1806年に神聖ローマ皇帝を退位、オーストリア皇帝フランツ1世と称した。
1989年3月10日をもって、急行「みささ」・「みまさか」が廃止されて以来、当路線に別途料金が必要な列車は運転されていない。運転系統はおおむね姫路駅 - 佐用駅・上月駅間、佐用駅 - 津山駅間、津山駅 - 新見駅間の3つに分かれ、ワンマン運転が行われている。全線を通して運転される列車はない。佐用発新見行き・中国勝山発美作江見行きがあるほか、播磨新宮駅で乗り換えとなる列車もある。後述の高速化事業の完成により、2010年3月13日のダイヤ改正から2年間のみ試験的に増発された。2017年6月20日時点のダイヤでは、姫路駅 - 播磨新宮駅間で日中1時間に2本、播磨新宮駅 - 佐用駅間（一部は上月駅発着）は1 - 2時間に1本運行されている。朝夕を中心に車両基地「姫路鉄道部」（余部駅 - 太市駅間に立地）への出入りを兼ねた姫路駅 - 余部駅間の系統も設定されており、2015年3月14日の改正で、平日朝に1往復区間運転が増発（昼前のものは土曜・休日のみに変更）された。2001年3月3日のダイヤ改正以前までは佐用駅まで1時間に1本程度の運転であったため、正確には当時の水準まで列車本数が戻ったことになる。2010年3月12日までは姫路駅 - 播磨新宮駅間でおおよそ1時間に1本程度（姫路駅 - 本竜野駅間は2本）、播磨新宮駅 - 佐用駅間は2時間に1本程度であった。また、朝の姫路行きに1本だけ、本竜野駅 - 姫路駅間ノンストップの列車が運転されていた。この列車は、『JR時刻表』などでは通過駅のある普通列車として扱われており、方向幕にも「快速」表記はなかったが、実際の駅掲示時刻表を含めた駅での案内は快速列車として扱われていた。試験増発が終了した2012年3月17日のダイヤ改正で、姫路駅 - 播磨新宮駅間の本数はほぼ据え置かれたが、播磨新宮駅 - 佐用駅間では1 - 2時間間隔に見直された。姫路駅 - 播磨新宮駅間は最大4両（平日最終など）、佐用駅・上月駅を発着する列車は1両（単行）あるいは2両編成である。国鉄時代は姫路駅の最終は23時20分ごろであり、その後2001年3月2日までは23時台後半（終着駅の播磨新宮駅到着は日付を跨ぐ）であった。上月駅 - 津山駅間は1日10往復程度と運転本数が少なくなり、2時間以上運行のない時間帯がある。津山駅 - 中国勝山駅間は1 - 2時間（上り中国勝山発津山行きは3時間以上ない時間帯あり）に1本程度、中国勝山駅 - 新見駅間は2 - 3時間に1本程度（1日8往復：日曜日・祝日は7往復）である。佐用駅以西では朝晩を中心に、一部の駅を通過する快速運転も行われている。これらの快速列車は、線内で使われる車両の方向幕に「快速」を含むパターンが少ないこともあり、方向幕には行先のみを掲出、前面窓に「快速」（白地に赤文字）と記載された方向板を挿入して運転されていた。2019年頃、方向幕の更新が行われ、「快速　佐用」「快速　津山」と、表示されるようになった。戦前・戦後の一時期には、芸備線と一体のダイヤが組まれ、大阪駅・姫路駅 - 津山駅 - 新見駅 - 備後落合駅 - 三次駅 - 広島駅間を通しで運転する列車が設定されていたことがあった。