加古川機関区所属のキハ20形などの気動車が使用されるとともに、同区所属のC12形蒸気機関車を牽引機として貨物列車が運行された。蒸気機関車は1972年3月で運用を終了した。蒸気機関車の運用終了後、キハ37形やキハ30・35形、キハ23形が投入される。国鉄分割民営化直前には、車両転属により加古川気動車区から姫路機関区へ籍を移している。分割民営化直後からキハ40・47形の転入が行われて他形式の気動車は運用を外れ、1998年10月ダイヤ改正にてキハ37形が運用を離脱した後はキハ40・47形のみで運用されるようになる。2004年12月に電化され、当路線で使用されていた気動車は、JR西日本のほかの非電化路線へ運用の場を移している。1989年にワンマン運転を開始した当初は、ワンマン運転対応車は非対応車と区別するため全ての扉をオレンジに塗装していた。電化直前となる、2004年3月ダイヤ改正時点での車両配置と運用は、キハ40形が8両（2027・2078・2083・2084・2090・2092・2133・2134）、キハ47形が10両（27・36・66・138・140・1016・1028・1092・1133・1134）が配置され、キハ40形は全線で、キハ47形は加古川 - 西脇市間で2両（加古川寄りに1000番台、谷川寄りに0番台）で運用された。これらを組み合わせて1 -　4両まで組成されたが、全列車ワンマン運転とされた。
現在使用されている車両はすべて電車で、網干総合車両所明石支所加古川派出所に所属する125系および103系（3550番台）で運転されている。西脇市駅を境に、南北それぞれの区間で需要に大きな差があり、加古川駅 - 西脇市駅間には2両や4両編成が必要になることから103系が優先的に使用されており、需要が格段に少なくなる西脇市駅 - 谷川駅間には、当線の電化に合わせて製造された1両で運行可能な125系が基本的には全列車で使用されている（検査などで103系3550番台による代走の場合がある）。そのため、125系の運行は加古川駅 - 西脇市駅間では本数が少なくなっており、主に加古川駅 - 厄神駅間の区間列車に使用されている。朝ラッシュ時には125系による3両編成運行もある。後述のラッピング車以外の103系の塗色は、かつて走っていた常磐線の103系と同じ青緑1号である。
1995年1月17日に発生した阪神・淡路大震災では、JR神戸線が寸断され、播但線と共に、迂回路線として非常に重要な役割を果たした。加古川線は播但線よりも迂回距離・所要時間も短いが、ワンマン運転が主体の線区で列車の行き違いのため編成両数が制限されること、および谷川駅の福知山線と加古川線を結ぶ構内配線が非常用の分岐器しかないことから福知山線への直通運転ができず、線内列車の増発および増結で対応した。加古川線では西脇市駅で運行形態が分かれており、西脇市駅で乗り換えが必要であったが、乗り換えを解消して直通列車を設定し、震災前に9本しかなかった直通列車は同年2月6日には45本に増加し、ほとんどの列車で直通運転が行われた。また加古川駅 - 谷川駅間で快速も運転された。
ダーウィンは、『種の起源』の中で、evolution ではなく、descent with modification （変化を伴った由来）という用語を使っている。進化という意味で evolution を用いたのはハーバート・スペンサーであり、ダーウィンも第6版で用いている。彼は自然選択によって、生物は常に環境に適応するように変化し、種が分岐して多様な種が生じると主張した。そしてこの過程を生存競争、適者生存（第5版以降）などのフレーズを用いて説明した。自然選択とは、「（1）生物がもつ性質は個体間に違いがあり、（2）その一部は親から子に伝えられ、（3）環境収容力が繁殖力よりも小さいため生まれた子の一部しか生存・繁殖できない。性質の違いに応じて次世代に子を残す平均的能力に差が生じるので、有利な個体が持つ性質が維持・拡散するというメカニズム」である。彼は全ての生物は一種あるいはほんの数種の祖先的な生物から分岐して誕生したのだと述べたが、実際にはタイトルに反して、どのように個々の種が誕生するか（種分化）はほとんど説明しなかった。生物の地理的分布や性淘汰についてもわずかに言及している。当時は DNA や遺伝の仕組みについては知られていなかったので、変異や遺伝の仕組みについてはうまく説明できなかった。また進化を進歩とは違うものだと認識し、特定の方向性がない偶然の変異による機械論的なものだとした。ダーウィンは進化の概念を多くの観察例や実験による傍証などの実証的成果によって、進化論を仮説の段階から理論にまで高めたのである。本書は非専門家向けに読みやすく書かれており、幅広い関心を集めた。当時の生物学の根本をなす宗教的信念を否定したために、科学的だけでなく、宗教的、哲学的論争も引き起こした。ダーウィンの貢献以来、中立進化説の確立など進化理論は急速に発展した。しかし自然選択説は適応進化の要因として現在も科学的に認められたモデルである。いっぽう、現在でも進化論を否定する創造科学やインテリジェント・デザインなどの説が反進化論団体によって主張されている。