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越後線 運行形態
定期列車は、各駅に停車する普通列車のみである。
新潟駅発着の列車を中心に運行されているが、吉田駅で運行系統が分離されているほか内野駅で折り返す列車が多く、柏崎駅 - 吉田駅間、吉田駅 - 内野駅間、内野駅 - 新潟駅間の3区間に大別される。新潟駅 - 柏崎駅間を直通運転する列車、新潟駅から信越本線新津方面や白新線を経て羽越本線の新発田・村上方面と直通運転する列車、 柏崎方面から弥彦線東三条方面と直通運転する列車も運行されている。
なお、内野駅 - 新潟駅間（区間運転）の2両編成の列車の大半、吉田駅 - 新潟駅間および柏崎駅 - 吉田駅間の2両編成の一部列車でワンマン運転が実施されている。ワンマン運転時、吉田駅 - 新潟駅間では全てのドアが開く全車扱いとなるが、柏崎駅 - 吉田駅間では先頭車両のみドアが開く自車扱い（後乗り整理券発行・前降り車内精算、中扉締切）となる。
越後線 運行形態
柏崎駅 - 吉田駅間の全区間を運行する列車の本数は1日9往復で、出雲崎駅折返しの区間列車（うち1往復は土曜・休日および学休日は寺泊駅発着）を含めても合計11往復である。大半の列車が吉田駅発着であるが、新潟駅直通列車が下り4本・上り1本（うち全線直通は下り2本・上り1本）、弥彦線直通の東三条駅発着の列車も朝に1往復運行されている。朝夕の通勤・通学需要に特化したダイヤが組まれており、昼間の運行間隔は最大で下り約3時間、上り約4時間開いている。
吉田駅 - 内野駅間は全列車が新潟駅直通で運行される。昼間は40 - 80分間隔、ラッシュ時および夜間は20 - 75分間隔で運行されており、燕・新潟両市近郊の通勤・通学の足として利用されている。越後曽根駅 - 新潟駅間および巻駅 - 新潟駅間の区間列車がそれぞれ1往復ずつ設定されている。
内野駅 - 新潟駅間はほぼ20分間隔のパターンダイヤが編成されており、2020年3月14日改正時点では、上述の吉田駅（および巻駅・越後曽根駅） - 新潟駅間の列車が1日26.5往復、これに加え内野駅 - 新潟駅間の列車が25.5往復の合わせて52往復運行されており、単線でありながらもラッシュ時・昼間時共に毎時3本を確保している。関屋駅 - 新潟駅間の区間列車が平日・土曜日の朝のみ1往復設定されている。
越後線 運行形態
定期列車は普通列車のみであるが、沿線でイベントなどが行われる際に臨時列車が運行されることがある。
一例として、弥彦駅 - 吉田駅 - 新潟駅間では彌彦神社への二年参りおよび初詣に合わせた「きらきら行く年・きらきら来る年」、分水駅 - 吉田駅 - 東三条駅 - 新潟駅間では分水桜まつり開催期間の平日に合わせた「夜桜Shu*Kura」など各イベントへの足となる臨時快速列車が設定される。
これらのほか、分水桜まつりの開催期間には分水駅 - 吉田駅間、柏崎えんま市の開催期間には柏崎駅 - 出雲崎駅間、ぎおん柏崎まつり・海の大花火大会の開催日には柏崎駅 - 西山駅・吉田駅間、新潟まつり・花火大会の開催日には吉田駅・内野駅 - 新潟駅間で普通列車が増発されるのをはじめ、弥彦神社菊まつりの開催期間には新潟方面始発・吉田駅止まりの上り普通列車1本を弥彦駅へ延長運転するなどしている。
かつては急行列車などの優等列車、快速列車が全線を通して運行されていた。1968年から1982年11月までは青海駅・糸魚川駅 - 新潟駅間を越後線経由で走破する急行「ひめかわ」が運行されていた（1982年秋の改正で線内のみ運転の愛称無しの快速に格下げし、電化時に廃止）ほか、1991年3月から1993年12月には長野駅 - 新潟駅間の快速「やひこ」および、新潟駅 - 内野駅間で快速運転をする普通列車が運行されていた。特に「やひこ」は停車駅を絞り、信越本線経由の特急に匹敵する所要時間で運転されていた。しかし「やひこ」廃止以降、定期列車は普通列車だけの運行となった。
越後線 使用車両
定期列車の使用車両のみ記述する。以下に示す車両は新潟車両センター所属の電車である。
E129系：2両編成のA編成、4両編成のB編成が全線で運用されており、それぞれ単独の2・4両編成、A・B編成を連結した6両編成で運行される。2014年12月6日に吉田駅 - 新潟駅間で、翌年11月28日に柏崎駅 - 吉田駅間の一部列車でそれぞれ運用を開始した。以後も増備が続けられ、2022年3月12日のダイヤ改正以降は、同線内の定期普通列車全てに充当されている。
電車
越後線 使用車両
115系：越後線には1984年の電化時に投入。2022年3月11日をもって定期運用を終了した。E129系導入前時点ではL編成・N編成・S編成の組合せにより2-7両編成で運用されたが、L編成は2016年3月26日、S編成は同年7月8日でそれぞれ運用を終了した。また、2015年3月までは弥彦線のY編成も吉田駅 - 新潟駅間で1往復乗り入れていた。
E127系：2022年3月11日をもって定期運用を終了した。新造時の1995年以降、2015年3月まで2・4・6両編成で全時間帯に亘って吉田駅 - 新潟駅間で運用されていた。えちごトキめき鉄道開業に伴って24両12編成のうち20両10編成が同社へ譲渡されたため、2014年12月以降、従来の運用は順次E129系に置換わった。以後、JRに残った2編成は弥彦線ワンマン車両となり、新潟車両センターへの出入庫を兼ねて早朝の新潟発吉田行・昼の弥彦発新潟行各1本で越後線内を走行したほか、間合いの内野駅 - 新潟駅間の一部列車で運用された。
165系：快速「やひこ」や普通列車で使用。1995年にE127系に置き換えられ定期運用終了。
電化以前は気動車や機関車牽引による客車列車などが運行されていた。これらの一部は電化後も関屋駅・白山駅 - 新潟駅間で朝の通勤時間帯に運行されていたが、後に全列車が電車化された。
気動車
越後線 使用車両
キハ04形
キハ10系
キハ30系
キハ45系
キハ55系
キハ58系
客車
50系
機関車
C56形蒸気機関車
DD51形ディーゼル機関車
国有化時に越後鉄道から引き継がれた車両のみ記載する。
機関車
1形蒸気機関車（1-5）：1912年、独J.A.マッファイ製。詳細は「国鉄1630形蒸気機関車 」を参照
16形蒸気機関車（16-17）：1922年、日本車輌製造製。詳細は「国鉄1260形蒸気機関車#越後鉄道」を参照
18形蒸気機関車（18-19）：1925年、日本車輌製造製。詳細は「国鉄1720形蒸気機関車」を参照
20形蒸気機関車（20） ：1927年、日本車輌製造製。詳細は「国鉄1760形蒸気機関車」を参照
6形蒸気機関車（6-7）：1913年、鉄道院から払い下げられた車両。詳細は「国鉄1100形蒸気機関車#その後の経過」を参照
8形蒸気機関車（8-9）：鉄道院から払い下げられた車両。詳細は「国鉄7030形蒸気機関車」を参照
10形蒸気機関車（10-15）：鉄道院から払い下げられた車両。詳細は「国鉄5130形蒸気機関車#5130形」を参照
客車
以下のいずれも木造車体、車体長18mの2軸ボギー車。車体中央に便所と洗面所を配置した構造であった。国有化後も、越後・弥彦線内で使用された。
三等車 8両：1925年新潟鉄工製。定員80人。国有化後ナハ6800-6807（形式6800）→ホハ12000-12007
ニ三等車 4両：1923-1925年新潟鉄工・日本車輌製の二等・三等合造車。定員26人（二等）、40人（三等）。国有化後ナロハ5760-5763（形式5760）→ナロハ11401-11404 : のちに二等室を荷物室に改造し、三等荷物車ナハニ15864-15867となった。
越後線 駅一覧
2022年度の時点で、JR東日本自社による乗車人員集計の対象駅は、柏崎駅・寺泊駅・吉田駅・巻駅・越後曽根駅と、内野駅 - 新潟駅間の各駅である。それ以外の駅は完全な無人駅のため集計対象から外されている。
越後線 利用状況
各年度の平均通過人員（人/日）は以下のとおりである。
平均通過人員が2,000人/日未満の線区における各年度の収支（運輸収入、営業費用）、営業係数、収支率は以下のとおりである。▲はマイナスを意味する。
なお、2019 - 2022年度（令和元 - 4年度）は2019年度（令和元年度）の平均通過人員が2,000人/日未満の線区が開示対象となっていたが、2023年度（令和5年度）は同年度の平均通過人員が2,000人/日未満の線区が開示対象となっている。
弥彦線
弥彦線（やひこせん）は、新潟県西蒲原郡弥彦村の弥彦駅から三条市の東三条駅を結ぶ東日本旅客鉄道（JR東日本）の鉄道路線（地方交通線）である。
弥彦山の東麓から燕市の吉田地区と燕地区を経由して、三条市中心部に至る路線で、普通列車のみが運行されている。国鉄時代、弥彦線は1985年3月31日まで、国鉄全路線で唯一、起終点両方の駅で他路線との接続がない路線であった。私鉄ではこういう形態の路線は決して珍しくないが、日本全国に鉄道網を広げていた国鉄では特殊なケースであった。同年4月1日に東三条駅 - 越後長沢駅間が廃止されたことで弥彦線はこのケースから外れた。
弥彦駅 - 吉田駅間は2005年（平成17年）に自動化されるまで非自動閉塞方式（スタフ閉塞式）で運行していたが、これはJRグループの電化旅客路線としては最後まで残った非自動閉塞区間であった。
全線が新潟支社の管轄で、ラインカラーはパープル（紫紺）である。また、全線が旅客営業規則の定める大都市近郊区間の「新潟近郊区間」、およびIC乗車カード「Suica」の新潟エリアに含まれている。
弥彦線 歴史
弥彦線は、越後線とともに私鉄の越後鉄道株式会社により建設された鉄道路線である。まず弥彦駅 - 西吉田駅（現在の吉田駅）間が、越後一の宮である彌彦神社への参詣鉄道として1916年に開業し、続いて西吉田駅 - 一ノ木戸駅（現在の東三条駅）間が、現在の越後線と信越本線を連絡する目的で1922年から1925年にかけて延伸され、さらに1927年夏には南東の南蒲原郡長沢村の越後長沢駅までの区間が開業した。いずれは鹿峠村と森町村（前掲3村はいずれものちの下田村、現在の三条市）を経て福島県只見町まで路線を延伸する計画の下で建設が進められたが、越後長沢駅まで開業した同年の秋に国有化され計画は消滅した。
弥彦線 歴史
このうち、通称「弥彦東線（やひことうせん）」と呼ばれていた東三条駅 - 越後長沢駅間は、沿線の人口密度が低かった上、終点の越後長沢駅も当時の長沢村の中心地から若干離れていたこともあり、太平洋戦争以前の段階から利用者数は低迷。長沢以東の区間は越後鉄道が森町村大字八木前まで免許を取得していたが、国有化された1927年に失効し、また太平洋戦争中の1944年10月には不要不急線として営業休止に追い込まれ、金属類回収令により軌道は撤去の上で供出された。この間、東三条駅 - 越後長沢駅 - 八木前間の貨物輸送は国営自動車（のちの国鉄バスの貨物部門）が代行する方式で実施された。東三条駅 - 越後長沢駅間は戦後に営業を再開したが通学客以外は乗客も少なく、不採算が慢性化。長沢と只見の間については戦後、新潟・福島両県と沿線自治体が中心となって国に対し、八十里越の道路整備と国鉄バスの路線開設を求める請願を提出するなどしたものの、実現には至らなかった。
弥彦線 歴史
また東線の区間にあたる三条市中心部と下田村との間には、並行する県道（のちの国道289号）を経由する中越自動車（のちの越後交通の前身の一つ）の路線バスが運行されており、公共交通の機能が冗長化していた。さらにその後はモータリゼーションが急速に進行したこともあって利用者数は減少の一途をたどり、この区間は1968年にいわゆる赤字83線に指定された。弥彦線のうち弥彦駅から東三条駅までの区間（弥彦西線）は1984年春に電化することとなり、これと同時に東線を廃線とする協議が進められた。しかし地元の強硬姿勢により協議が進まず、西線の電化後、新潟運転所から気動車を毎日回送して運行が継続され、翌1985年に廃止された。
弥彦東線の廃線跡は市道および国道289号のバイパス道路として整備され、下田村内で五十嵐川左岸沿いの旧道を経由していた前掲の路線バスの運行経路もこのバイパスに変更された。2015年12月現在、越後交通三条営業所は旧東線に並行する形で下記の路線バス「八木ヶ鼻温泉線」を運行している。
地場産センター前 - 燕三条駅三条口 - 東三条駅前 - 西大崎（越後大崎駅跡付近） - 高岡（大浦駅跡） - 長沢駅跡 - 下田庁舎前 - 笹岡中央 - 八木前 - 八木ヶ鼻温泉
1984年に弥彦駅 - 東三条駅間が電化されたが、弥彦駅 - 燕三条駅間の架線には吉田駅周辺を除き、JRの路線としては数少ない低コストの直接吊架式が採用された。これは電化当時、国鉄が慢性的な赤字に陥っていたため、同時に電化された越後線共々、コストダウンを求められていたことによるものである。残る燕三条駅 - 東三条駅間の大部分はシンプルカテナリー式で吊架されているが、最高速度は全線にわたって85 km/hに制限されている。
燕三条駅 - 東三条駅間の線路は三条市街地のすぐ北側、寺院や住宅が多く集まる場所に敷設された。そのため、1960年代時点では市街地を抜けるまでの僅か2 kmの区間に十数箇所の踏切があり、また生活空間と密接していたため事故が頻繁に発生していた。そうした状況から高架化を望む声が上がり、その後時を経て1992年度完成を目標に県主体の連続立体交差事業が着工。実際の高架化開業は1997年となった。旧線跡は遊歩道として整備された。
弥彦線 運行形態
定期列車は、各駅に停車する普通列車のみである。
吉田駅を中心とした運行体制で、全線を直通運転する列車と、吉田駅発着の列車とでダイヤが編成されている。運行本数は弥彦駅 - 吉田駅間12往復、吉田駅 - 東三条駅間14往復、昼間以降の運行間隔は弥彦駅 - 吉田駅間がおおむね2時間毎、吉田駅 - 東三条駅間がおおむね1 - 2時間毎で、朝の通勤通学時間帯には30 - 60分間隔での運行が実施される。また越後線との直通運転は柏崎駅 - 東三条駅間の下り1本、東三条駅 - 出雲崎駅（土曜・休日・学休日は寺泊駅）間の上り1本で実施している。このほか、沿線の学校の行事や定期考査に合わせて時刻表に掲載されない臨時列車が設定されることがある。
2両編成の列車でワンマン運転を実施しているが、車内で運賃の収受を行わない「都市型ワンマン」で、各車両の全ての扉から乗り降りができる。弥彦駅 - 吉田駅間は臨時列車や繁忙期を除くすべての定期列車がワンマン運転である。吉田駅 - 東三条駅間は三条・燕の都市圏輸送力を確保するため、一部の列車は4両もしくは6両編成で運行される。
弥彦線 運行形態
吉田駅での越後線および東三条駅での信越本線との乗り継ぎは、下り方面、上り方面ともおおむね20分以内の乗り継ぎ時間が確保されているが、燕三条駅での上越新幹線との乗り継ぎは列車により大きなばらつきがある。
彌彦神社への二年参りおよび初詣の期間や、4月の桜の時期、11月の「彌彦神社菊まつり」開催期間には、臨時普通列車や臨時快速列車が運転される。このうち一部では越後線および信越本線との直通運転が実施される。「海里」を使用した列車も運行されるほか、かつては「きらきらうえつ」や「NO.DO.KA」も使用された。
なお、矢作駅のホームは最長4両編成までにしか対応できないため、臨時列車や延長運転などで弥彦駅 - 吉田駅間に乗り入れる5両以上の列車では、同駅でドアカットが実施される。また臨時快速はいずれも同駅を通過する。
三条市東部の下田地区（当時の南蒲原郡下田村）に至る、通称「弥彦東線」と呼ばれた東三条駅 - 越後長沢駅間は1985年（昭和60年）4月1日に廃止されたが、廃止直前は1日あたり朝夕のみ5往復（土曜日は1往復増の6往復）と運行本数は僅かであった。
弥彦線 使用車両
115系電車：1984年の電化時に投入。2022年3月まで使用された。2015年3月までは当線向けのワンマン対応改造がなされた黄色塗装のY編成も使用されていた。2015年7月頃に長野に輸送され、長野総合車両センターの敷地内で解体された。塗色は変遷の末、後年はホワイトとイエローをベースにしたカラーリングであった。このY編成にはトイレが設置されておらず、各駅に掲出されている時刻表の、Y編成で運行される列車の備考欄には「トイレはありません」と記載されていた。
弥彦線 駅一覧
2024年度の時点で、JR東日本自社による乗車人員集計の除外対象となる駅（完全な無人駅、年度途中で無人となった駅を含む）は、矢作駅・西燕駅・燕駅・北三条駅である。なお、燕三条駅については弥彦線の区画は無人であるが、接続する上越新幹線の区画が有人となっている。
累計営業キロは弥彦駅からのもの。事業者名・所在地の自治体名は廃線時点のもの。
弥彦線 利用状況
各年度の平均通過人員（人/日）は以下のとおりである。
2019年度（令和元年度）の平均通過人員が2,000人/日未満の線区（弥彦駅 - 吉田駅間）における各年度の収支（運輸収入、営業費用）、営業係数、収支率は以下のとおりである。▲はマイナスを意味する。
仙山線
仙山線（せんざんせん）は、宮城県仙台市青葉区の仙台駅から山形県山形市の羽前千歳駅を結ぶ、東日本旅客鉄道（JR東日本）の鉄道路線（幹線）である。運行系統としては、奥羽本線の羽前千歳駅から山形駅までも含む。
宮城県の県庁所在地である仙台と山形県の県庁所在地である山形とを結んでいる。名称は、仙台と山形から頭文字を1字ずつとって付けられた。日本初の交流電化が行われた路線でもある（詳細は「#日本初の交流電化」の節を参照）。
全線にわたって高速バス（仙台 - 山形線）と競合関係にあり、運行本数は高速バスの方が圧倒的に多い。
仙山線 概要
起点の仙台駅で東北新幹線および東北本線に、終点の羽前千歳駅では奥羽本線に接続している。羽前千歳からはすべての列車が奥羽本線の山形駅に直通するため、運転系統としての仙山線は奥羽本線羽前千歳駅 - 山形駅間を含んでいる。同区間には軌間の異なる山形新幹線／山形線（軌間1,435mmの標準軌）用とは別に独立した軌間1067mmの狭軌の単線が仙山線用に敷設されており、北山形駅 - 山形駅間は左沢線の列車と共用している。
全線が仙台市内と山形市内にあり、東北本線との分岐部分で僅かに仙台市宮城野区、奥新川駅 - 仙山トンネルの間は一部太白区を通るものの駅や信号場などの施設はなく、駅はすべて仙台市青葉区内と山形市内にある。途中で他の市町村を通ることなく県庁所在地同士を直接結び、かつその両都市のみで完結するJRの路線は仙山線のみである。
仙山線 概要
県境付近は奥羽山脈が跨る勾配の厳しい山岳区間で、運行車両にもそれに対応する性能が求められるほか、秋季には車窓から紅葉を見ることができる反面、落葉によって車輪の空転が引き起こされ、ダイヤが乱れやすい。車輪が空転する状況が予想される場合は機関車が「落ち葉掃き列車」として走行することがある。この「落ち葉掃き列車」には、当初仙台車両センター所属のED78形電気機関車が使用されていたが、同型式の全廃後はED75形電気機関車に変更され、近年は郡山総合車両センター所属のDE10形ディーゼル機関車や、落ち葉掃き用の装置を仮設したE721系電車が使用されている。
1972年（昭和47年）から仙台市内区間は特定都区市内の対象路線となった。当初仙山線で対象となるのは北仙台駅のみであったが、後の新駅開業及び旧宮城町の仙台市への吸収合併に伴い宮城・山形県境の奥新川駅まで拡大している。2003年（平成15年）からは仙台駅 - 愛子駅間がICカード乗車券「Suica」の仙台エリアに含まれ、2004年（平成16年）からは仙台駅 - 山寺駅間が「仙台まるごとパス」適用区間となった。仙山線の各種案内サインなどに用いられるラインカラーは、黄緑色に設定されている。2014年（平成26年）4月1日からは全線が大都市近郊区間として新設された「仙台近郊区間」となり、同日から作並駅・山寺駅で、2024年（令和6年）3月16日より羽前千歳駅でもICカード乗車券「Suica」が利用可能となった。
仙台駅 - 北仙台駅間は仙台市地下鉄との代替輸送（振替輸送）対象路線に指定されており、当該区間が運転見合わせとなった場合は、仙台市地下鉄南北線（仙台駅 − 北仙台駅 − 台原駅）への振替乗車が認められる場合がある。
仙山線 歴史
仙台と山形を鉄道で結ぶという議論は明治10年代末から存在した。これは、現在の東北本線の前身に当たる日本鉄道が仙台を経由して建設されることに合わせて、山形まで鉄道を実現するという構想であった。仙台と山形の間の鉄道は山形県側だけではなく宮城県側も要望していた。しかし、この要望はすぐには実を結ばず、山形への鉄道としては現在の奥羽本線が先に建設された。
仙台と山形の間の鉄道構想においては、路線の経路が問題となっていた。この二つの県庁所在地の間には奥羽山脈が横たわっており、関山峠、二口峠、笹谷峠が鉄道路線の経路として考えられ、関係する市町村がそれぞれの思惑から誘致活動を行っていた。しかし、このような状況は鉄道の実現に望ましくないと考えた仙台側と山形側の双方が、1919年（大正8年）に誘致運動を一旦白紙化した上で一元化することを決めた。仙山線の計画が進まない一方で、宮城県と山形県を結ぶ初の鉄路として陸羽東線が1917年（大正6年）に開通した。
仙山線 歴史
1922年（大正11年）4月11日に公布・施行された（改正）鉄道敷設法の別表第20号に仙山線は規定され、12月27日より始まった第46回帝国議会で承認されて1923年（大正12年）の着工が決定された。しかしこの年の9月1日、関東地震（関東大震災）が発生した。この震災の復興を優先するために、政府は重要路線を選別した上で鉄道の建設を続けることを決めた。仙山線建設の望みは薄いとも考えられたが、1925年度（大正14年度）からの着工が改めて決まった。
仙山線の建設は1926年（大正15年）4月に宮城県側から始まった。1929年（昭和4年）に仙山東線（せんざんとうせん）として仙台駅 - 愛子駅間が開業し、1931年（昭和6年）には作並駅まで路線が延びた。この区間においては仙台市北部の新設駅の場所を巡って論争が起きた。また、この間、濱口内閣によって熊ヶ根、奥新川、山形の各工区の工事が中止させられるという一幕があった。
仙山線 歴史
仙台側の鉄路の敷設が進む一方で、鉄道の経路に論争があった山形側の着工は遅れた。鉄道省は、東村山郡千歳村長町において奥羽本線から分岐する形で仙山線を建設する計画を立てていた。しかし、山形には山形市街地東部を経由する形で仙山線の建設を望む声があり、千歳での分岐が決定的になった後も、線路の東側迂回および駅の設置の要望がくすぶり続けた。その一方でこれに反対する意見もあった。この問題は解決を見ぬまま、1931年（昭和6年）に山形市会から鉄道省に一任された。1932年（昭和7年）に千歳から楯山と山寺を経由して仙台側へ路線を建設することが決まり、同年9月に工事が始まった。そして、1933年（昭和8年）に仙山西線（せんざんさいせん）として羽前千歳駅 - 山寺駅間が開業した。この時点では仙山東線と仙山西線のいずれも非電化であり、蒸気機関車が走行した。蒸気機関車の方向転換のために、当時の作並駅と山寺駅には転車台があった。
仙山線 歴史
残された作並駅 - 山寺駅間は1937年（昭和12年）に開通した。奥羽山脈を横断するこの区間には全長5361メートルの仙山トンネルが建設された。これは当時としては、上越線の清水トンネル、東海道本線の丹那トンネルに次ぐ日本国内で3番目の長さを持つトンネルであった。トンネルの宮城県側は湧水が多かったものの地質が良好で、1日平均約10.5メートル掘り進み、予定されていた工期を短縮するほど順調な工事が行われた。一方の山形県側は、湧水は少なかったが粉塵が多くて苦労があったという。この長大トンネルにおける蒸気機関車の煤煙被害を避ける目的で、作並 - 山寺間は開業当初から直流電化され、電気機関車がここを走行した。作並駅には仙台機関区作並機関支区が置かれ、ED19形電気機関車4両が配置された。また、全線の開通に伴って路線名が仙山線となった。
全線開通日の一番列車では、上りが山形駅発5時25分、仙台駅着7時57分で所要2時間32分、下りが仙台駅発5時58分、山形駅着8時34分で所要2時間36分であった。
当時は、奥羽山脈を横断する直流電化区間の山寺駅 - 作並駅間では電気機関車で運行し、電化されなかった山形駅 - 山寺駅間、および、作並駅 - 仙台駅間では蒸気機関車で運行したため、山寺駅および作並駅では機関車の付け替えが行われた。
仙山線 歴史
開通当時の仙山線では、行商の女性達が主要な乗客となった。彼女達は山形から野菜等を運んで仙台で売り、太平洋側の港で揚がる海産物を山形に運び、両都市の物流を担った。
国鉄は1953年（昭和28年）に「日本国有鉄道交流電化調査会」を立ち上げ、交流電化による鉄道の運行の実現を目指した。翌1954年（昭和29年）に仙山線の北仙台駅から作並駅までの区間が交流電化の試験線に指定された。試験の目的は、交流を利用した車両の実用化にめどを立てることはもちろんのこと、当時、交流電化の最大の欠点とされていた線路周辺の通信障害（当時は被覆ケーブルのほか裸電線も存在した）の影響度を見極めることもあった。このため国鉄のほか、日本電信電話公社や東北電力なども試験に参加している。
仙山線 歴史
仙山線の北仙台駅 - 作並駅間が試験線に選ばれた理由として、機関車の負荷試験に適した勾配があったこと、通信障害を確認するための施設やトンネルの改修にかかる費用が少なかったこと、直流電化区間と接し交流と直流の切り替え試験が行えたこと、電力の供給が安定していたこと、列車ダイヤに余裕があったことが挙げられる。この試験のために、地上施設関係に4億4000万円、車両やその他試作に2億4000万円がつぎ込まれた。まず、1954年（昭和29年）10月から陸前落合駅と陸前白沢駅の間で試験が始まり、1955年（昭和30年）4月には試験区間が北仙台駅から作並駅まで広がった。試験は1956年（昭和31年）4月まで行われた。作並 - 山寺間はすでに直流電化されていたので、作並駅は日本初の交流電源と直流電源の接続駅となり、交流と直流の地上切り替えのための設備が設けられた。
仙山線 歴史
当初は世界で初めて商用周波数による交流電化を実用化したフランスからの試作機導入を目論んだ国鉄であったが、これは不調に終わった。交流を使用して交流整流子モーターを直接駆動する方式（直接式）と、交流を整流器で直流に整流して直流モーターを駆動する方式（間接式）の2方式の交流用電気機関車（ED44形・ED45形）や交流用電車クモヤ790形が日本国内で試作され、各種の試験に供された。ここで得られたデータや技術は、以後の幹線の交流電化やそこで運転される車両にも活かされ、やがては1964年（昭和39年）に開業する新幹線の成功にも繋がっていくことになる。
1957年（昭和32年）には交流電化区間が仙台駅まで拡大され、この年の7月から交流電化を用いた貨物列車の営業運転が始まった。9月には一部の旅客列車の営業運転にも当てられるようになり、10月には全列車の運転が電気機関車によるものとなった。作並機関区には、試験で用いられた交流用電気機関車と、ED14形やED17形といった直流用電気機関車が所属し、それぞれ仙山線で運用された。
仙山線 歴史
交直両用車両の試験は1958年（昭和33年）から行われた。2つの異なった電化区間を直通運転するため、日本初の交直流両用電車としてクモヤ491形とクヤ490形が試作され、車上切り替えの試験が実施された。クモヤ491形とクヤ490形は試験終了後にそれぞれ旅客用車両クモハ491形とクハ490形として改造され、仙山線の臨時列車に使われた。
山寺駅から羽前千歳駅の間は奥羽本線の山形駅 - 羽前千歳駅間を含めて1960年（昭和35年）にいったん直流電化されたが、1968年（昭和43年）のヨンサントオと呼ばれるダイヤ改正の直前に仙山線全線は交流電化に統一された。これによって作並駅の交直流地上切り替え設備も役目を終えた。
1960年（昭和35年）には仙山線に準急列車が登場した。これは、仙台駅と新潟駅を結ぶ準急「あさひ」と、仙台駅と酒田駅を結ぶ準急「月山」である。この二つの準急列車は仙山線内で併結運転を行っており、1往復が設定されていた。1963年（昭和38年）には仙台駅と山形駅を結ぶ準急「仙山」3往復が運転を開始した。これらの準急列車はいずれも後に急行列車となった。
仙山線 歴史
1984年（昭和59年）に仙山線は大きな変化を迎えた。仙山線の仙台駅 - 愛子駅の間にある駅は、開通当初から北仙台駅と陸前落合駅の2駅のみであったが、この年、この区間に請願駅として北山駅と国見駅が開業し、さらに仙台駅と愛子駅の間を往復する列車が設定された。これは、当時の仙台市北西部や宮城町において団地の開発が進んで住人が増え、通勤需要が生じたためである。この後、1988年（昭和63年）の東照宮駅、1991年（平成3年）の葛岡駅と、請願駅の開業が相次いだ。2000年代に入ると沿線の東北福祉大学が新駅設置に動き出し、JR東日本や仙台市と協議した。その結果、東北福祉大学が建設費を全額負担することで駅の設置が決まり、2007年（平成19年）3月18日に東北福祉大前駅が開業した。
仙山線 歴史
急行「仙山」は1982年（昭和57年）に快速列車へと変わり、ダイヤ改正の度にしばしば増発が行われた。1985年（昭和60年）には仙台駅と山形駅をノンストップで結ぶ特別快速「仙山」1往復が登場した。1990年（平成2年）には設備の改良で最高速度が95 km/hに上がり、ノンストップ列車は仙台駅と山形駅を51分で結んだ。また、奥羽本線福島駅 - 山形駅間改軌工事の折、当該区間で列車運行が不可能であったことから、輸送力不足を補うために、455系電車9両編成によるノンストップの特別快速「仙山」の運転も見られた。しかし、1998年（平成10年）12月にノンストップの「仙山」はなくなり、これ以後、快速列車の停車駅は拡大していった。2001年（平成13年）には土曜・休日に途中停車駅を山寺駅と北仙台駅に限定した特別快速「ホリデー仙山」が誕生したが、2003年（平成15年）に廃止された。
仙山線 歴史
バブル景気期以降、全線を通して乗車する利用客が減少傾向をみせる中、2004年（平成16年）からは、東北・山形自動車道経由で仙山間を結ぶ高速バス「仙台 - 山形線」の増発・運賃競争による旅客争奪戦も強いられてきた。高速バスはかつて複数の業者が運行していた時期もあり、その当時は運転本数のみならず運賃面でも劣勢となっていたが、現在では往復利用ならば高速バスよりも安価なWきっぷも設定されており、一定の価格優位性がある。また、沿線に立石寺（山寺駅）や作並温泉などの景勝地があるほか、仙台市内において沿線に複数の教育機関が所在していることもあり、近年では競合する高速バスとほぼ互角の利用客数となっている。加えて、大雪による運休が少ない仙山線は、冬季の運休が多く見られる山形新幹線のバイパス路線としても機能していることもあり、全線通しでの利用客数は下げ止まっている。
他方、愛子盆地の人口増加と国道48号仙台西道路のラッシュ時の混雑により、愛子盆地住民の都心部への自動車・バスによるアクセス時間が延びてきたため、定時性のある仙山線通勤の需要が高まっており、愛子や陸前落合などの仙山線開業時からの駅の利用客の増加（参照1・参照2）が顕著にみられ、仙台近郊輸送に重点を置いたダイヤが組まれている。なお、1999年（平成11年）策定の仙台市の「アクセス30分構想」に基き、仙台市のオムニバスタウン事業において両駅の駅前広場が整備された。
1987年（昭和62年）
3月1日：北山、陸前落合に仙台駅から職員派遣（事実上の有人化）。
3月20日：国見に仙台駅から職員派遣。
3月21日：【臨時乗降場新設】西仙台ハイランド
4月1日：【承継】東日本旅客鉄道（第一種）・日本貨物鉄道（第二種） 【臨時乗降場→臨時駅】西仙台ハイランド 【仮乗降場→臨時駅】八ツ森、面白山
6月20日：国見の列車交換設備供用開始。
11月1日：宮城郡宮城町が仙台市に編入合併され、仙山線の宮城県側で駅が設置されている区間が全て仙台市内となる。
1994年（平成6年）
9月30日：豪雨（大雨）で発生した土石流により、奥新川駅 - 面白山信号場間の久衛門沢橋梁が流出し、盛土が約100mにわたり崩壊したため、作並 - 山寺間で長期運休。
11月28日：9月30日に発生した盛土流出の復旧工事が終了、運転再開した。ただし、運転再開前の試運転列車が落ち葉で空転して運行できなくなったため始発列車を運休し、午前7時半ごろに運行が開始された。
2001年（平成13年）
4月1日：休日の快速「仙山」を「ホリデー仙山」とする。
これまで仙台 - 山形間で快速列車として運用されていた455系が朝のラッシュなどの対応のため撤退し、これまで主に東北本線で運用されてきた719系へ切り替えられ、ほぼ全ダイヤで719系が運用されるようになる。
12月1日：日本全国で初めてATS-SNの拡張版であるATS-Psが仙台 - 愛子間で使用開始。
2011年（平成23年）
3月11日：東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）発生により全線にわたり不通。
4月1日：山寺 - 山形間で運転再開。
4月4日：仙台 - 愛子間で運転再開。
4月7日：東北地方太平洋沖地震の余震発生により全線にわたり再び不通。
4月13日：山寺 - 山形間で運転再開。
4月14日：仙台 - 愛子間で運転再開。
4月23日：愛子 - 山寺間で運転再開し、全線復旧。
2014年（平成26年）
3月15日：【駅廃止】西仙台ハイランド、八ツ森
4月1日：全線が新設の仙台近郊区間となり、作並駅、山寺駅でICカード乗車券「Suica」サービス開始。
12月3日：午前7時40分頃、山寺 - 面白山高原間で、雪の重みで傾いた木が架線に触れて停電が発生。上り山形発仙台行快速 (3832M) が、およそ8時間にわたって立ち往生。乗客およそ300人が閉じ込められたが、午前10時20分頃に、ディーゼル除雪作業車で使い捨てカイロや食料が届けられたことから、けが人や体調不良を訴える人はいなかった。午後3時35分頃に、運転再開し列車は山寺駅に引き返した。仙台駅行きを希望する乗客についてはバスで輸送した。
仙台駅 - 東照宮間では、かつての東北本線小田原東丁駅（1944年休止）付近（小田原3丁目 - 4丁目、旧キリンビール敷地）に新駅を設置する案が数度提起されており、1986年12月には仙台市議会に小田原駅（仮称）が請願されたが、2020年現在、小田原東丁駅の再開もしくは小田原駅（仮称）の新駅開業に向けた具体的な動きはない。
この他、青葉区中江付近から北仙台駅までを高架化し、新石巻街道踏切付近に新駅（中江駅）を設ける構想もある。高架化案に対しては東照宮駅付近の景観を害するものだとして、地元住民から反発の声も上がっている。仙台市議会の議事録における議員や仙台市当局の発言をまとめると、中江付近の立体交差についてはJRも同意しているので、時期は未定だが建設される見込みである。一方で、複線化は難しいとのことである。
仙山線 運行形態
運転系統としては、仙台駅 - 山形駅間であり、羽前千歳駅 - 山形駅間では奥羽本線に乗り入れる形をとる。この羽前千歳駅 - 山形駅間は1999年（平成11年）の山形新幹線の山形駅 - 新庄駅間の延伸に伴い、複線の奥羽本線のうちの単線が狭軌（軌間1,067 mm）から標準軌（軌間1,435 mm）に改軌され、それと同時にもう1本の単線が仙山線・左沢線の乗り入れ用として狭軌のまま残された。それ以降、実質的には仙台駅 - 山形駅間の全区間で独立した単線を持つ路線となっている。仙台駅に近づくほど日中でも利用者が増えていくため、列車は終日にわたり4両または6両編成で運転される。そのためワンマンでの運用は一切行われていない。
全線を通して運転される都市間連絡列車として、快速列車が下り3本、上り4本運転されている。停車駅は#駅一覧を参照。
かつては停車駅のパターンが複数設定されており、平成時代はダイヤ改正の度に停車駅パターンを変更することが多く、かつては6種類もの停車駅パターンで運用していた時期があった。後に一部の快速列車が停車する駅であった陸前白沢駅、熊ケ根駅、奥新川駅、面白山高原駅が全て通過駅となった。
仙山線 運行形態
2023年3月18日のダイヤ改正により、パターンが統一され、利用客が多い仙台駅 - 愛子駅間は全列車が停車することになった。また、一部が普通列車化されたことにより、快速列車の運行本数が14本から7本に半減するとともに、高瀬駅と楯山駅の2駅に止まる系統が消滅した。
普通列車はすべての列車が仙台駅発着である。快速列車が運転されない時間帯に仙台駅 - 山形駅間直通の列車があるほか、仙台駅 - 愛子駅・作並駅間の区間運転もある。
1時間あたり2 - 4本の列車が運行されている。仙台の近郊区間であり、通勤・通学利用客が多く、仙台圏のJR在来線では東北本線（白石 - 仙台間）に次ぐ需要がある区間となっている。
1984年（昭和59年）2月1日のダイヤ改正において、仙台駅 - 愛子駅間に北山および国見の両駅が開業したことに伴い、愛子駅に3番線ホームを開設して同区間に区間列車を設定した。これにより同区間の普通列車の本数は急増し、ダイヤ改正ごとに増発が繰り返された。しかしこの区間は最急勾配25‰の単線である上、交換可能駅が北仙台駅・国見駅・陸前落合駅のみであるため増発は困難になっている。仙台駅 - 北仙台駅間の高架化の構想があるが、東照宮付近の景観悪化が課題となって、実現には至っていない。
仙山線 運行形態
この区間は宮城・山形両県の県境を通る山岳地帯であり、1日平均乗車人員10 - 100人台の駅が多い閑散区間である。山形市内と仙台市内をつなぐ都市間連絡を重視したダイヤとなっており、後述する1.5往復の作並駅発着列車を除く全列車が山形駅 - 仙台駅間の通し運転（普通・快速あわせて1時間に1本）となっている。
かつては仙台駅 - 作並駅間の区間列車が多数設定されていたが、その大半が愛子駅折り返しに見直され、2012年3月17日のダイヤ改正時点で下り作並行き2本・上り仙台行き3本のみの運行となった。さらに2015年3月14日のダイヤ改正で夕方の1往復が愛子止まりとなり、朝の下り作並行き1本と上り仙台行き2本のみとなった。
なお、下り山形行き終電は22時台前半に設定されており、羽前千歳（山形線下り天童行き）・北山形（左沢線寒河江行き）・山形（山形線上り米沢行き）の各駅で最終列車に接続可能となっている。
仙山線 運行形態
2022年1月8日から2月28日までの間、雪の影響により列車の大幅な遅延や運休につながる輸送障害防止のため、奥新川駅、面白山高原駅が冬季間の一部列車通過駅となり、仙台発山形行きの始発列車がこの2駅を通過した。同年12月10日から2023年3月17日までの間にも、夜間の上下4往復でこの2駅の通過列車に追加して実施された。2023年のダイヤ改正から、通年で早朝1往復・深夜1.5往復が2駅を通過することになったうえ、冬季間はさらに一部の普通列車（2024年度は夜間の3往復）が2駅を通過するようになった。
山形側では、古くより奥羽本線の山形以南の赤湯・米沢方面や羽前千歳以北の楯岡（山形新幹線開業後、村山駅に改称）・新庄方面への直通運転が行われていたが、1992年の山形新幹線（福島 - 山形間）の開業に伴う標準軌改軌により、赤湯・米沢方面への直通が不可能となった。その後も楯岡・新庄方面への直通運転は行われたが、1999年の山形新幹線（山形 - 新庄間）の延伸開業後は羽前千歳以北への直通も不可能となり、奥羽本線とは完全に分離された状態となった。
仙山線 運行形態
仙台側についても、以前は福島駅・岩沼駅・白石駅・松島駅・小牛田駅発着の東北本線直通列車が定期列車として運行されており、仙台空港鉄道仙台空港線（仙台空港アクセス線）の開業と同時に仙台空港駅まで相互直通運転を求める動きもあった。仙台空港線の建設にあたっては、仙山線の高速化および仙台空港アクセス線との相互直通化の調査を1999年（平成11年）度から国土交通省が行い、各界からも両件の実現を望む声が強かった。続いて東北運輸局も両件に関して「公共交通活性化総合プログラム」の調査を行った。
しかし、2005年12月に行われた宮城・山形両県知事とJR東日本との会談では、仙台空港線開業と同時に仙山線と直通運転するのは困難との見解がJRから示された。当時のJRは、仙山線の遅延が他線に波及するのを防ぐため東北本線直通列車を漸次縮減しており、仙台空港線の開業と同時に行われた2007年3月18日のダイヤ改正では東北本線直通列車（愛子発岩沼行2本）を全廃している。同日のダイヤ改正以降、東北本線に直通する定期列車は1本も設定されていない。
2007年4月・5月には団体専用臨時列車として山形・仙台空港間を直通する列車が設定されたが、仙山線 - 仙台空港アクセス線を直通運転する臨時列車はこれを最後に一度も運行されていない。その後、山形県の議会や行政を中心に仙台空港線への直通を求める要望が度々論議に上がっているが、仙台空港アクセス線は都市型ワンマン運転を実施しているためE721系500番台とSAT721系電車のみの限定運用となっており、JRは仙台駅 - 仙台空港駅間のダイヤ乱れを防止する観点から仙山線との直通運転には難色を示している。
この他、山形新幹線の計画が浮上した当初は、仙台駅で分岐し仙山線を標準軌に改軌して山形駅まで乗り入れるというルートが示されていたが、米沢市や上山市など県内の中央部を走ることで地域活性化につなげたいという山形県内からの要望により、福島駅分岐・奥羽本線経由に変更された。
仙山線 運行車両
現在の定期列車はすべて仙台車両センター所属のE721系電車で運行されている。
1991年の路盤改良までは作並駅 - 山寺駅間を走行する車両の重量に制限がかかり、また車輪空転の懸念があったため軽量車も原則入線できなかった。また車両の生産には非常に高価となる交流電源による電化方式が原因となり走行可能な車両は後述の455系と417系電車、それにキハ58系気動車、ED78形電気機関車しか存在しなかった。417系は少数生産に留まり、717系は抑速ブレーキを装備していないため線内での本格的な運用はなされず、同じ線区で30年以上にわたり大量の455系が在籍し続ける結果となった。
2001年の455系の運用撤退以後は、愛子駅 - 仙台駅間に朝のみ設定される701系（2017年10月13日運用終了）を除く全ての列車が719系0番台となったが、これらの列車はE721系（2012年3月17日投入）に置き換えられた。
E721系
2007年4月23日から運用開始。当初は0番台だけで運用されていた。0番台の運行開始当初は一部列車（12往復）に投入されていたが、2012年3月17日より一部列車を除いて同車での運行とされている。2016年12月9日より1000番台（4両固定編成）も運用を開始した。4 - 6両編成で運転される。
仙山線 運行車両
455系
（1968年10月1日 - 2001年3月31日）
国鉄時代は急行「仙山」中心の運用であったが、日中の普通列車にも運用されていた。快速に格下げ時も基本的にそのまま運用に大きな変化はなかったが、2ドア車のため1990年代に入るとラッシュ時の輸送に大きな欠陥が生じたため、仙台地区の他の路線よりも一足先に撤退した。3 - 6両編成で運転していた。
1997年から運用離脱までは仙山線専用の塗装の車両が登場し、青をベースに、1編成3両に渡って蔵王連峰をイメージして山なりに抜かれた白地の塗装、前面と側面の「SENZAN LINE 455」のロゴが特徴であった。その後はロゴが消された状態でしばらく運用された。
他にも、沿線大学の学生によってデザインされたパッチワーク塗装やオプティカル塗装が存在した。
701系
（2001年4月1日 - 2017年10月13日）
100・1000・1500番台の2両編成が用いられた。仙山線での運用は仙台 - 愛子間（運用の都合で陸前白沢まで回送）のみでラッシュ時の上下3本、2両編成で運転されていた。仙台車両センター所属の701系2両編成はE721系ワンマン車と共通運用が組まれているため、稀にE721系ワンマン車が入線することもあり、大学入試センター試験や宮城県前後期高校入試の際には701系同士やE721系と編成が組まれ、例外的に4両編成で運用された。
仙山線 運行車両
719系
（1990年3月10日 - 2013年3月14日）
通常は4 - 6両編成で運転され、2両編成も存在した。455系在籍時は主に仙台駅 - 作並駅間の普通列車を中心に運用され、455系の撤退後は長らく仙山線の主力車両であったが、本形式の軽量なステンレスボディと485系電車からの廃車発生品であった台車は相性が悪く、山間部での車輪空転などによる故障が目立つようになったため、2012年3月17日以降は夕方の快速1往復のみの運用となっていた。
583系
過去に急行「津軽」として山形新幹線開業準備のための福島駅 - 山形駅間改軌工事に伴う迂回運転で入線実績があるほか、2003年より仙台車両センター所属車が臨時列車「ゲレンデ蔵王」「仙山もみじ」として稀に入線していた。2007年11月11日に運転された「仙山全線開通70周年号」もこの車両を使用した。
485系
（1991年8月27日 - 1992年6月30日）
山形新幹線開業準備への改軌工事対応のため、仙台駅 - 山形駅間で特急「つばさ」として運用していた。なお、仙山線では軌道の手直し無しではこの485系は入線不可であったため、運転開始直前に最高速度を85 km/hから95 km/hに引き上げる路盤強化工事などを行っている。その後も臨時列車や団体列車で入線することがあった。
仙山線 運行車両
417系
（1984年2月1日 - 1990年3月9日）
「59・2」ダイヤ改正に伴う仙山線輸送力増強（愛子駅折り返し設備完成、北山駅・国見駅開業、仙台駅 - 愛子駅間区間列車設定）とともに仙山線に投入された。後に運用区間が仙台駅 - 作並駅間に広がった。こちらも2ドア車であったため、719系導入と同時に運用が消滅している。
キハ55形
（1960年11月1日 - 1982年頃）
準急「あさひ」（仙台駅 - 新潟駅間）、「月山」（仙台駅 - 酒田駅間）設定とともに登場。準急「仙山」（仙台駅 - 山形駅・上ノ山駅間）でも使われた。後に普通列車用となり、3 - 4両編成で運用され、代走でキハ52形が連結されることもあった。
キハ58系
（時期不明 - 1985年3月13日）
「べにばな」などの急行用の車両であったが、仙台駅 - 作並駅間普通列車での間合い運用も存在した。普通列車として運用する際は勾配対策のため北山駅と国見駅は通過していた。仙山線の急行廃止に伴い、運用消滅。
仙山線 運行車両
キハ22形
（時期不明）
普通列車としてキハ58系との併結で使用していた。車両の一部は荷物室として仕切られていた。
ED78形
勾配区間に対応する回生ブレーキを持ち、当時軸重制限があった本路線と奥羽本線共通の専用機として開発され、1993年までは福島運転所（←福島機関区）、以降は仙台電車区に所属し、1998年まで貨物列車の牽引に用いられた。その後も最終増備車の12・13号機が「落ち葉清掃」運用に投入されていたが、2000年に除籍・廃車された。なお、路盤強化工事後はED75形の入線が可能となっている。
仙山線で運用された蒸気機関車としては、C58形（仙台駅 - 作並駅間）や9600形（山寺駅 - 山形駅間）がある。このほかに1980年代前半までは主に客車を使用しており、郵便荷物合造車も連結していた。
仙山線 沿線概況
仙山線は、愛子を境に路線の持つ性格が大きく変わる。仙台から愛子までは沿線に住宅地が多いことから都市近郊輸送路線としての性格が強く、愛子の先は田園地帯や観光地が広がるローカル線色が濃い。
仙山線 沿線概況
仙山線の列車は仙台駅の7・8番線から発車する。線路はしばらく東北本線に並行するが、ダンロップスポーツクラブの辺りから急勾配と急カーブで東北本線を一気に跨ぎ西側へ進路を変え、梅田川を右岸から左岸に渡る。ここから北仙台駅までの区間は歌枕「玉田横野」を突っ切る区間であり、東照宮駅を過ぎると梅田川および台原段丘の段丘崖との並走区間に入って、崖の斜面や土盛りの上を通りながら、北仙台付近で再び梅田川右岸となる。北仙台では高層マンションが立ち並び、都市部の風景が広がる。北仙台駅を過ぎるとすぐ旧奥州街道と交差し、以後、梅田川と並走しながら北山丘陵北斜面を走る。北山駅を過ぎると北山丘陵南斜面側に移り、国見丘陵南斜面を走って、梅田川流域から広瀬川流域にかわる。これら丘陵地の多くはファミリー向けの分譲住宅地として開発されている。東北福祉大前駅と次の国見駅付近には大学、市立高校があり、通勤客と通学客の行き先は反対になる。また、通学・帰宅時間帯には多くの学生で混雑する。国見の先のトンネルを過ぎると大規模な仙台市葛岡墓園が広がり、葛岡駅に到着する。葛岡駅前は駅の北側がほぼ前述の墓園で、南側には駅前立地の利点を生かした数棟の大規模マンションがあるものの面的な住宅開発はあまり見られない。葛岡駅を過ぎると丘陵地から平地に降りて愛子盆地に入り、陸前落合駅、愛子駅と続く。愛子盆地は開発抑制がなされていたが、道路交通の要衝であることから市街化区域に用途地域が変更され、人口が急増している地区である。
仙山線 沿線概況
愛子からは広瀬川や国道48号線と並走し、山と田園の風景が広がる。陸前白沢 - 熊ケ根間にある第二広瀬川橋梁（熊ヶ根鉄橋）は深い峡谷に架かるものであり、絶景である。やがて作並駅に到着する。駅名の由来でもある作並温泉の玄関口でもあるが駅前は閑散としており、温泉街の中心と2 - 3キロ程度の距離がある。また駅のホームには日本初の交流電化を記念する「交流電化発祥地」の碑が建っている。ここを過ぎると山を越えて広瀬川支流の新川流域に入り、奥羽山脈の山岳風景一色となる。この区間は磐越西線の県境越え区間と同様に断続的な速度制限が追加され、低速での通過を強いられる。作並 - 奥新川間にあった八ツ森駅（臨時駅）は、1970年（昭和45年）まで存在した八森スキー場へのアクセス駅であった。その後鉄道ファンから秘境駅の一つとして認識されるようになったが、2014年（平成26年）3月に廃止された。奥新川駅も深い山の中に存在するが、こちらは定期列車が停車する。奥新川駅付近には大正時代から戦後にかけて秋保鉱山があり、また戦前から戦後にかけて新川森林鉄道があったため、人口600人あまりの集落が存在した時期もあった。現在はブナの森や渓流を楽しむ行楽客がこの駅を利用する。
奥新川を過ぎると、奥羽山脈を貫く仙山トンネルに入る。このトンネルを抜けると山形市に入り、面白山高原に着く。面白山高原駅は、全国で唯一鉄道でしか訪れることができないスキー場として2008年度まで営業していたスノーパーク面白山のゲレンデの中にあり、駅構内からスキーリフトに乗れた。そのため、冬季には当駅で降りてすぐスキーやスノーボードができるよう、仙台や山形の市街地の駅から、まるでゲレンデ内にいるようにスキーウェアを着、スキー靴を履いたまま仙山線に乗り込む者がよく見られた。冬場以外では面白山への登山客が当駅を利用する。また、この付近を始め、作並 - 山寺間では秋に車窓が紅葉によって華やかに彩られる。
山寺駅付近は観光地であるため旅館や土産屋が目立つ。山寺とは立石寺の通称である。山寺を過ぎるとのどかな田園風景が広がる。高瀬付近はスタジオジブリの映画『おもひでぽろぽろ』の舞台である。
羽前千歳から先は、正式には奥羽本線だが、山形新幹線や山形線とは別の狭軌線路を走る。羽前千歳のすぐ先で山形新幹線・山形線の標準軌線路と平面交差して右側に移り、北山形を過ぎると左沢線と合流し、まもなく山形駅に到着する。
仙山線 駅一覧
便宜上、羽前千歳駅側の全列車が直通する奥羽本線山形駅までの区間を掲載。
仙山線 平均通過人員
各年度の平均通過人員（人/日）は以下のとおりである。
1987年度（昭和62年度）以降の5年毎の統計では、全線（仙台 - 羽前千歳）の平均通過人員（輸送密度）は1997年度（平成9年度）をピークとして減少したものの、その後は横這い傾向になっている。区間別では、仙台 - 愛子間が大きく増加している一方、愛子 - 羽前千歳間では1992年度（平成4年度）をピークとして減少している。
弘南鉄道大鰐線
大鰐線（おおわにせん）は、青森県南津軽郡大鰐町の大鰐駅から同県弘前市の中央弘前駅までを結ぶ、弘南鉄道の鉄道路線である。「りんご畑鉄道」の愛称が付けられている。
弘前電気鉄道によって開業した弘前市近郊輸送を担う路線だが、弘前電気鉄道設立当初は三菱電機による地方電気鉄道システムのデモンストレーション路線としての性格も併せ持っていた。
弘南鉄道大鰐線 歴史
2019年（平成31年・令和元年）
4月14日：18時52分頃、中央弘前駅 - 弘高下駅間を走行中の上り列車が脱線する事故が発生、17日19時30分まで全線で運休（弘南鉄道大鰐線脱線事故）。負傷者なし。運輸安全委員会による調査の結果、枕木の老朽化による軌間の拡大が原因とされた。
10月1日：ダイヤ改正により、減便および所要時間が増加。始発が繰り下げられ、夕方も60分間隔に戻される。
2023年（令和5年）
8月6日：11時32分頃、大鰐駅 - 宿川原駅間を走行中の大鰐発中央弘前行き下り普通列車（2両編成）が脱線。全線で運休となる。
8月10日：弘南鉄道は、6日の事故原因を「車輪との摩擦で生じたレールの摩耗」の可能性があると発表。同日16時50分から、バス代行輸送開始。
8月23日：復旧作業が終わり、始発から運転再開。ただし、当面は事故区間を含む急カーブ区間は、国の運輸安全委員会の調査結果が出るまで、時速25キロ以下で徐行する措置を採る。これに伴い、バス代行輸送は前日の22日をもって終了した。
9月25日：中央弘前駅 - 弘高下駅間で、レールに異常が見つかり、同日昼前から、全線運休となる。
10月2日：バス代行輸送開始。
11月20日：中央弘前 - 津軽大沢間で運転再開。
12月8日：全線運転再開。
弘南鉄道大鰐線 運行形態
すべて各駅に停車する普通列車である。運転間隔は朝は30分間隔、日中以降は60分間隔で、6時から21時台の運行である。2009年3月31日までは朝30分間隔、その他45分間隔で、中央弘前発は22時まであった。
沿線学校の休校日を除く平日朝には快速列車が運転されていた。当初の停車駅は上り・下りともに「中央弘前駅 - 西弘前駅 - 千年駅 - 津軽大沢駅 - 石川駅 - 大鰐駅」であったが、やがて方面別に停車駅が変更され、2006年11月1日のダイヤ改正で廃止された。
2006年10月31日までの快速停車駅
下り：大鰐駅→石川駅→津軽大沢駅→千年駅→西弘前駅（現、弘前学院大前駅）→中央弘前駅
上り：中央弘前駅→西弘前駅→城南駅→千年駅→津軽大沢駅→義塾高校前駅→石川駅→大鰐駅
弘南鉄道大鰐線 車両
弘南鉄道の在籍車両は弘南線とともに冷房車両はない。大鰐線では、すべて7000系電車が使用されている。2014年までは6000系電車も使用されていた。どちらも東京急行電鉄からの譲渡車である。
弘南鉄道大鰐線 利用状況
大鰐線の近年の輸送実績を下表に記す。ほぼ全区間でJR東日本の奥羽本線と並行しており、民営化後にJRが列車を増発したこと、運賃が奥羽本線より高額なことに加え、沿線人口の減少で、輸送量は減少している。表中、輸送人員の単位は万人。輸送人員は年度での値。表中、最高値を赤色で、最高値を記録した年度以降の最低値を青色で、最高値を記録した年度以前の最低値を緑色で表記している。
大鰐線の近年の収入実績を下表に記す。他の地方私鉄と同様に利用者の減少が続いており、旅客運賃収入も減少している。
表中、収入の単位は千円。数値は年度での値。表中、最高値を赤色で、最高値を記録した年度以降の最低値を青色で、最高値を記録した年度以前の最低値を緑色で表記している。
弘南鉄道大鰐線 施設
石川駅 - 義塾高校前駅間の石川陸橋は、JR奥羽本線の直上を横断する下路プレートガーダー橋であり、線内唯一の跨線橋である。老朽化に伴い、2007年（平成19年）7月 - 10月にかけて同区間を運休し、総工費5,300万円をかけて改修工事を行った。工事期間は石川 - 津軽大沢間で代行バスを運行した。なお、総工費のうち4,200万円は沿線自治体が助成し、工事はJR東日本に委託している。