普通列車の大半は、千葉駅と茂原駅・上総一ノ宮駅・大原駅・勝浦駅・安房鴨川駅および東金線成東駅との間で運転されている。朝には上総一ノ宮発安房鴨川行きが2本、大原発安房鴨川行き・安房小湊発安房鴨川行きの下り列車がそれぞれ1本ずつ運転されている。また千葉発23時台終わりの下り終電として大網行きが1本運転されている。京葉線直通東京行きの各駅停車は、平日朝には誉田発（京葉車両センターから回送）が1本、夜間は上総一ノ宮始発（2本）や誉田始発（平日のみ。1本）が設定されている。なお、京葉線からの系統で全区間各駅停車の設定はない。夜の下り特急列車のうち2本は勝浦駅 - 安房鴨川駅間が普通列車となる。千葉駅 - 上総一ノ宮駅間では最大10両編成、東金線直通列車は最大6両編成で運転されている。上総一ノ宮駅 - 安房鴨川駅間では、三門駅・浪花駅が最大8両編成にまでしか対応することができないため最大8両編成で運転されている。2007年3月18日ダイヤ改正では、早朝の一部の列車が上総一ノ宮駅で乗り継ぐ形に変更され、誉田駅折り返しや大網駅発着の列車も数本設定されている。かつては安房鴨川駅で内房線と相互直通を行う列車も存在したが、現在は原則として安房鴨川駅でそれぞれ折り返している。
起点は原則として千葉駅である。千葉駅と蘇我駅の間は内房線の列車も走る。また、千葉駅 - 大網駅間では東金線との直通列車が走る。
基本的に1時間ごとに、京葉線の東京駅から上総一ノ宮駅・勝浦駅・安房鴨川駅まで特急「わかしお」が運行されている。かつては255系電車による列車が特急「ビューわかしお」として運行されていたが、2005年12月10日のダイヤ改正で特急「わかしお」に統一された。夜の一部列車は勝浦駅 → 安房鴨川駅間で普通列車として運転されている。基本的に最長でも安房鴨川駅までの運転で、定期列車として安房鴨川駅から内房線に直通する特急列車は現在設定されていないが、臨時列車として土曜・休日に新宿駅 - 安房鴨川駅間で運転されている特急「新宿わかしお」が期間限定で和田浦駅まで運転されたことがあった。毎年元日には初日の出専用列車の特急「外房初日の出」が高尾駅・新宿駅から内房線太海駅・千倉駅・館山駅まで直通運転している。毎年12月上旬頃に長者町駅付近でのいすみ健康マラソン開催時には、同駅始発の上り臨時特急「いすみマラソン」が運転される。また、1975年までは房総半島を一周する列車が走っており（「わかしお (列車)」参照）、その後も臨時快速「ぐるり房総号」を運転していた時期があった。
上総一ノ宮駅より先は、普通列車の本数が1時間に1本ほどとなる。上りの大原駅から千葉方面・勝浦駅から千葉方面の普通列車は始発から8時頃までと下りの千葉方面から大原駅までは16時頃から終電までは毎時2本から4本運行している。単線区間を基本とするが、一部複線化されている区間もある。上総一ノ宮駅 - 東浪見駅間、長者町駅 - 御宿駅間では複線化準備施設や、用地買収によって生じた長い空地などが車窓からも分かるが、現時点での輸送需要から本格的な複線化工事に進む見通しは立っていない。大原駅ではいすみ鉄道いすみ線（元の国鉄木原線）と接続している。御宿駅までは太平洋と1kmほどの距離を置きながら走行するため、車窓に海が見える区間は非常に少ない。御宿駅 - 安房鴨川駅間は太平洋沿岸に沿って走行し、沿線には海水浴場やマリンスポット、リゾートホテルなどの海関係の観光施設が点在する。また日蓮聖人ゆかりの清澄寺・誕生寺などの古刹も点在している。外房線はこれら地域へのアクセス手段としての利用が多い。
ファルコーネは精力的に取り締まりを行ったためマフィア第一の敵となり、マフィアからはもちろん、マフィアと関係が深い政治家や財界人からも最も邪魔な人物と看做されるようになった。そのため彼には大勢の警護がつき、自宅には要塞のような警護用詰所も設置された。外出時には常に3台の護衛車が前後を固めていたという。1989年6月22日、ファルコーネを狙った爆弾テロ未遂が発生。彼の別荘間近の海岸に半径70メートルを吹き飛ばすほどの強力なプラスチック爆弾が仕掛けられ、遠隔操作で爆殺を狙っていたという。さらに彼の事務所では電話線も細工され盗聴が行われていた。そして1992年5月23日、パレルモ＝プンタ・ライシ空港からパレルモ市街へと向かう高速道路をランチア・テーマで移動途中、カパーチにおいて、ファルコーネは、妻でやはり判事だったフランチェスカ・モルヴィッロ、そして3人の警察官もろとも爆殺された（いわゆるカパーチの虐殺。死者5名、負傷者23名。暗殺現場の写真はen:Image:Capaci massacre.jpgを参照）。彼らの車には装甲が施され常時高速で移動することになっていたが、マフィアはあらかじめ彼らの車列が時速160kmで走行すると予測した上で高速道路下を通る排水溝に500kgのTNT爆薬を仕掛け、リモートコントロールによって爆発するよう準備していた。実行犯は爆弾を仕掛けた場所を見渡せる山の斜面でファルコーネらを乗せた車列が通過するのを待ち伏せしていた。はたして爆発により車は3台とも大破、ファルコーネの前を走っていた護衛車は爆風で100m離れたオリーブ畑にまで吹き飛ばされた。後にマフィア側から当局側に転向した者たちの証言によれば、暗殺は元首相ジュリオ・アンドレオッティとの関係が深いとされるマフィアの大物サルヴァトーレ・リイナやジョヴァンニ・ブルスカら18人のマフィア構成員によって計画され実行されたという。