函館本線
4月1日:JR貨物が函館駅 - 五稜郭駅間 (3.4 km) の第二種鉄道事業を廃止。
4月27日:流山温泉駅が開業。
2006年(平成18年)
3月18日:張碓駅を廃止。
4月1日:JR貨物が手稲駅 - 苗穂駅間 (12.8 km) の第二種鉄道事業を廃止。
2007年(平成19年)10月1日:全線で駅ナンバリング実施。
2008年(平成20年)
10月25日:小樽駅 - 岩見沢駅間にICカード「Kitaca」を導入。
11月1日:長時間運転を見合わせる事象が発生した場合、JRの乗車券所持者に札幌市営地下鉄の乗車券を配布する代替輸送を開始。函館本線では以下の駅からの乗車券を配布。
手稲駅・発寒駅:宮の沢駅(東西線)
発寒中央駅:発寒南駅(東西線)
琴似駅:琴似駅(東西線)
札幌駅:さっぽろ駅(南北線)
2010年(平成22年)10月10日:旭川駅を高架化。
2011年(平成23年)10月23日:野幌駅を高架化。
2013年(平成25年)
3月21日:五稜郭駅 - 渡島大野駅間電化工事着工(4月20日起工式)。
8月17日:山越駅 - 八雲駅間の下奥津内橋梁付近で、集中豪雨に伴う河川増水により、流木による線路支障および道床流失を原因とする脱線事故が発生。
9月19日:大沼駅構内の副本線で貨物列車が脱線する事故が発生。これに伴う調査等において、軌道変位検査データの改ざんが発覚。
11月1日:特急列車の減速・減便に伴い、函館駅 - 長万部駅間の最高速度が120 km/hとなる。
11月12日:9月の前述の脱線事故および軌道変異検査データ改ざん問題を受け、2014年8月18日まで副本線での減速運転を実施。
2014年(平成26年)
3月15日:特急・快速列車の減速・減便に伴い、札幌駅 - 旭川駅間の最高速度が120 km/hとなる。
5月7日 - 11月30日:大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間の枕木を木製からコンクリート製(PC枕木)に入れ替える軌道強化工事に伴い、下り普通列車1本を駒ヶ岳経由に変更して渡島砂原方面へはバス代行輸送。
2015年(平成27年)12月27日:伊納駅 - 近文駅間の嵐山トンネル内で火災発生。2日後の29日午前中まで深川駅 - 旭川駅間が不通となり、バス代行輸送が行われた。
2016年(平成28年)3月26日:北海道新幹線の新青森駅 - 新函館北斗駅間開業に伴い、渡島大野駅を新函館北斗駅に改称。五稜郭駅 - 新函館北斗駅間が電化(交流20,000 V 50 Hz)され、同区間に新幹線接続列車「はこだてライナー」を新設。鷲ノ巣駅が信号場に変更され、鷲ノ巣信号場となる。
2017年(平成29年)
3月4日:東山駅、桂川駅、蕨岱駅が廃止。姫川駅、北豊津駅が信号場に変更され、姫川信号場、北豊津信号場となる。
12月13日:熱郛駅 - 目名駅間で路盤流出が発生。復旧まで、長万部駅 - 蘭越駅間でバスやタクシーによる代行輸送が行われた。
2018年(平成30年)11月17日:苗穂駅を札幌方に300 m移転し橋上駅化。
2021年(令和3年)
3月13日:伊納駅が廃止。
3月31日:小沢駅 - 銀山駅間で斜面崩壊が発生。倶知安駅 - 然別駅間で同日の普通列車など上下計16本が運休。翌4月1日も同区間で終日運休。
4月2日:斜面崩壊箇所の復旧工事に着手。復旧には少なくとも2週間が見込まれることが発表。同日から4月7日まで、倶知安駅 - 然別駅間の普通・快速列車が全区間および部分運休し、倶知安駅 - 然別駅・余市駅間でバス代行を実施。
4月6日:JR北海道が、4月8日以降も倶知安駅 - 然別駅・余市駅間でのバス代行の継続、倶知安駅 - 長万部駅間の一部便のタクシー代行を実施することを発表。
4月14日:JR北海道が、斜面崩壊箇所の復旧完了時期が、作業の遅れにより、4月末になることを発表。
4月19日:JR北海道が、倶知安駅 - 然別駅間を4月21日に運転再開することを発表。
4月21日:同日昼の普通列車より、倶知安駅 - 然別駅間で運転再開。
7月1日:長万部町が「並行在来線の旅客は廃止する方向で検討すべき」と広報誌にて表明。町民議論をしたいと意見を募集する。
12月24日:倶知安町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。
12月27日:同日開催された北海道と沿線自治体(小樽市・余市町・仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)との長万部駅 - 小樽駅間の存廃を巡る協議会会合で、仁木町・共和町・倶知安町・長万部町が「同区間の廃止・バス転換」、余市町が「余市駅 - 小樽駅間の存続」、小樽市・ニセコ町・蘭越町・黒松内町が「判断を保留」をそれぞれ主張。
2022年(令和4年)
1月25日:黒松内町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。
1月28日:ニセコ町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。
2月2日:蘭越町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。
2月3日:沿線自治体(仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)が長万部駅 - 余市駅間の廃止・バス転換に合意。
3月12日:池田園駅、流山温泉駅、本石倉駅が廃止。銚子口駅、石谷駅が信号場に変更され、銚子口信号場、石谷信号場となる。
3月26日:沿線自治体(小樽市・余市町)が余市駅 - 小樽駅間の廃止・バス転換に合意。
3月27日:沿線自治体(小樽市・余市町・仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)と北海道の協議において長万部駅 - 小樽駅間の廃線・バス転換が決定。
2024年(令和6年)春:函館駅 - 新函館北斗駅間、岩見沢駅 - 旭川駅間でICカード「Kitaca」の利用が可能となる(予定)。
2010年(平成22年)3月、JR北海道は函館本線の小樽以南全区間を経営分離する方針を打ち出したため、2030年度に予定される北海道新幹線の札幌延伸時には、本路線の砂原支線・藤城支線を含む函館駅 - 長万部駅間が経営分離される予定である。また、長万部駅 - 余市駅間は2022年2月3日に沿線自治体が鉄道存続を断念し、廃止を受け入れバスに転換することで合意した。新幹線開業に伴う並行在来線の廃止は、第三セクター鉄道への転換を除けば1997年10月1日の長野新幹線(北陸新幹線)高崎駅 - 長野駅間先行開業に伴う信越本線横川駅 - 軽井沢駅間の廃止以来2例目となる。余市駅 - 小樽駅間に関しては、小樽市への通勤・通学が多い余市町が第三セクターでの鉄道存続を要望しているため、バス転換へ前向きな小樽市との意見集約が出来ず、結論が先送りされることとなった。なお、小樽市は、2022年1月31日の迫俊哉市長の定例記者会見の席上で、余市駅 - 小樽駅間の存廃について、「バス転換を視野に入れた動きを進めたい」として、同区間のバス転換の方向性について言及している。同年3月26日に行われた道と沿線自治体(小樽市・余市町)の3者協議において余市駅 - 小樽駅間の鉄道存続を断念し、廃止を受け入れバスに転換することで合意した。同年3月27日に行われた沿線自治体(小樽市・余市町・仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)と道の協議において長万部駅 - 小樽駅間の廃線・バス転換が決定した。
また、函館駅 - 新函館北斗駅間については、並行在来線であるかどうかについては異論があり、当該区間は並行在来線ではないとの立場に立つ函館市はJRによる運行継続を求めていた。しかし、2011年(平成23年)4月に初当選した工藤壽樹函館市長は、同年11月24日、バス転換しないことなどを条件に経営分離容認を表明。函館商工会議所を始めとする諸団体が依然として反対していたため正式決定が遅れたものの、12月21日には経営分離に同意した。
函館駅 - 長万部駅間については、沿線自治体の多くが旅客路線としては大部分を廃線並びにバス転換したい意向を示しているが、同区間は北海道と本州間における鉄道物流の大動脈となっている貨物列車も運行されており、仮に同区間を廃線にした場合、物流網が寸断され、道内の地域経済(特に農水産業)に大打撃となる恐れがあることから、日本貨物鉄道(JR貨物)北海道支社長の小暮一寿は2022年5月に同区間の存廃について、「自社のみでの貨物路線の保有は困難」として、「第三セクターなどによる鉄道維持が望ましい」との見解を出している。この問題を受けて、国土交通大臣の斉藤鉄夫は、函館駅 - 長万部駅間を貨物路線として維持するための方策を、北海道庁、JR北海道、JR貨物との4者で協議を行うことを2022年9月20日に表明した。なお、2022年8月31日に開催された北海道と沿線自治体による協議会では、函館駅 - 長万部駅間全区間を第三セクターで維持する場合は経営分離後30年間で累計816億円の赤字が見込まれるとの収支予測を公表した。これを受け、北海道は沿線自治体に対し、赤字圧縮を目的に藤城線の旅客運行を取りやめる案を提案した。
2016年11月16日、JR北海道が公表した「維持困難路線」に関するプレスリリースのなかで、本区間は「経営分離されるまでの間、施設のスリム化などに取り組み、効率的な運営を行ってまいります」とされた。
なお、小樽駅 - 札幌駅間は札幌都市圏輸送の使命を担っているため普通列車(快速含む)の本数・利用客共に多く、また、新千歳空港駅方面や岩見沢駅方面と一体的な運用を行っているなどの理由から、新幹線開業後もJR北海道が経営を継続する予定である。
起点の函館駅から出発すると五稜郭駅を過ぎるまで、函館市内の住宅地が連なる。七飯駅 - 大沼駅間は本線と支線の二手に別れ、大沼駅付近では駒ヶ岳が見える。大沼駅 - 森駅間は駒ヶ岳を挟んで山間部を通る本線と海沿いを通る支線に線路が分かれ、まったく異なる車窓風景が見られる。なお、大沼駅付近では大沼国定公園指定の沼が何度か見えるが、大沼が見えるのは大沼公園駅を過ぎたあとの右手側と旧流山温泉駅付近の左手側だけであり、大沼駅付近でそれ以外の場所・方向に見えるのは大沼ではなく、小沼である。森駅 - 長万部駅間は噴火湾(内浦湾)沿いに海岸線を進む。
長万部駅からは山へと分け入り、急勾配の峠に挑む。ニセコアンヌプリや羊蹄山の麓を過ぎると余市からは沿線に果樹園が続き、蘭島駅付近から再び海岸が近づいて小樽駅へ至る。小樽市内の小樽築港駅 - 銭函駅間では、間近に日本海を望むことができる。
石狩湾を離れると、いよいよ札幌市へ入る。札幌駅を中心とした北海道最大の都市圏を抱え、沿線は住宅地のほか商業地域やマンションが目立つようになる。札幌駅から白石駅までは千歳線専用の線路(外側2線が函館本線・内側2線が千歳線)と並列し、両線の列車の同時発車も見られる。江別駅を過ぎると徐々に田園風景へと移り、岩見沢駅から滝川駅にかけて平らかな石狩平野の穀倉地帯を北上する。並走する国道12号に日本一の直線区間があるように、函館本線もこの区間は長い直線が続き、特急「カムイ」「ライラック」をはじめとする優等列車や721系・731系・733系・735系電車による普通列車もその性能を遺憾なく発揮する。沿線は時折市街地を挟みながら田園風景が続き、車窓の変化は少ない。
並行する石狩川を妹背牛駅の手前で初めて渡り、納内駅 - 近文駅間は景勝地である神居古潭を長い神居トンネルで抜ける。1969年に切り替えられた新線は複数の山を神居トンネルをはじめとする合計5本のトンネルで貫き、複線・電化の際に曲線緩和と距離短縮を目的として建設されたが、引き換えに車窓風景を失った。石狩川の屈曲に合わせて河岸を通っていた旧線は「旭川サイクリングロード」として整備されており、途中の神居古潭駅跡には旭川市の有形文化財に指定され再整備された駅舎やホームが残されているほか、3両の蒸気機関車も静態保存されている。
近文駅を過ぎて再び石狩川を渡ると、終点の旭川駅に到達する。かつては構内南側にヤードや機関庫などが広がっていたが「北彩都あさひかわ」計画に伴いすべて撤去され、跡地に高架化された駅舎を新築し、2010年(平成22年)10月10日に一次開業した。
室蘭本線・千歳線を経由して函館市 - 札幌市間を結ぶ幹線の一部で、特急「北斗」がほぼ1 - 2時間間隔で運転される「特急街道」となっているが、新函館北斗駅 - 長万部駅間は非電化で、一部区間では単線のままである。
なお優等列車の大沼駅 - 森駅間については、定期特急列車はすべて距離の短い駒ヶ岳回りの本線(大沼駅 - 大沼公園駅 - 駒ヶ岳駅 - 森駅間)経由で運転される。かつての特急・急行列車は本線の急勾配を避けるため、上りが砂原支線(大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間)・下りが本線(こちらが勾配を下る形となる)と分けて運転されていた。しかし、時代とともにエンジンをはじめとする車両性能が向上したことや、観光地である大沼公園があることから、特急列車のルートは次第に上下問わず本線経由に移行していった。なお、貨物列車は現在でも大沼駅 - 森駅間で上りが砂原支線・下りが本線と上下別の運転を行っている。七飯駅 - 大沼駅間は、2016年3月25日まで下り特急列車は藤城支線を経由していたが、同年3月26日以降は新函館北斗駅に停車するため、特急列車は上下とも本線経由で運転されている(下り貨物列車は現在も藤城支線を経由している)。
1986年11月1日のダイヤ改正で特急「北海」・急行「ニセコ」が廃止されて以降、この区間では定期優等列車が設定されていない。ただし、ニセコ駅 - 札幌駅間などに臨時特急が運行されることがある。
年間約450万人の都市間輸送量があるこの2都市間や、その中間都市を結ぶ特急「カムイ」「ライラック」が30分から1時間間隔で運転されている。また、旭川以東に直通し石北本線を経て北見・網走方面へ向かう特急「オホーツク」、宗谷本線を経て名寄・稚内方面へ向かう特急「宗谷」も運行されている。なお、旭川駅で函館本線の特急と石北本線または宗谷本線の特急を改札を出ないで乗り継ぐ場合、特急料金を通算する特例がある。
このほか札幌駅 - 白石駅間には千歳線から優等列車が乗り入れる。室蘭本線を経由し上記函館方面から来る列車のほか、途中の東室蘭駅からの特急「すずらん」、石勝線経由で帯広・釧路方面を結ぶ特急「とかち」「おおぞら」が走る。これら千歳線からの列車は併設された千歳線列車用の複線を走行する。
函館駅を中心に普通列車が運転されている。運行区間は函館駅 - 長万部駅間の直通列車のほか、区間列車が函館駅 → 七飯駅間、函館駅 - 新函館北斗駅間(はこだてライナー)、函館駅 - 大沼公園駅間、函館駅 - 森駅間、森駅 - 長万部駅間などに設定され、函館駅に近いほど列車の本数が多くなっている。また、函館駅 - 五稜郭駅間には毎時1本程度道南いさりび鉄道線の普通列車も乗り入れる。函館 - 新函館北斗間は毎時2本程度が確保される一方、森駅 - 長万部駅間は普通列車に限れば1日6往復のみの運転である。
2016年3月25日までは快速列車として長万部発函館行きで「アイリス」が上りのみ設定されていた(これは旧瀬棚線直通の急行「せたな」の後身でもある)。
「はこだてライナー」を除く全普通列車がワンマン運転となっている。
砂原支線では、線路の路盤が脆弱であるため、時期は不詳だが渡島沼尻駅 - 渡島砂原駅間で徐行運転が行われていた。しかし、2018年4月11日にJR北海道が実施した軌道検測の結果を踏まえて、同月4月24日以降は徐行運転区間を銚子口駅 - 掛澗駅間へと拡大された。2018年12月1日以降は、この徐行運転による遅れを加味したダイヤ設定となっている。
七飯駅 - 大沼駅間は本線(新函館北斗駅・仁山駅経由)と新線(下り専用:藤城支線)に分かれるが普通列車は基本的に本線を走る。ただ一部の下り普通列車で藤城支線を通るものもあり、藤城支線を通る列車は新函館北斗駅と仁山駅は経由しない。2016年3月26日の北海道新幹線開業によるダイヤ改正で特急列車は本線経由に統一されたが、藤城支線を通る普通列車も引き続き運転される。なお、1996年(平成8年)12月4日に貨物列車の速度超過による脱線事故のため線路・路盤が変形し、仁山駅経由の本線が不通となった際、復旧まで藤城支線を上下単線として使用していたことがあった。
大沼駅 - 森駅間は本線と砂原支線に分かれている。
この区間では小樽駅を中心に列車が設定されており、全定期列車が各駅停車で運転され、ローカル輸送に徹している。朝に蘭越駅発札幌駅行き、夕方に札幌駅発倶知安駅行きでそれぞれ1日1本運転される快速列車「ニセコライナー」(旧称「マリンライナー」)もこの区間内では各駅停車となる。普通列車は、札幌駅直通が朝に1往復存在する以外は小樽駅で系統が分離されている。小樽駅発着の列車は多くが倶知安駅折り返しで設定されているが、長万部駅発着の直通列車や、然別駅・余市駅折り返しの区間列車も設定されている。近年倶知安駅での系統分割が増加しており、長万部駅・蘭越駅発着の列車は倶知安駅折り返しとなるものが多い。
小樽駅に近づくにつれて運行本数が増え、余市駅 - 小樽駅間では1時間に1 - 2本程度(時間帯により2時間近い間隔が開くこともある)の運転となっている一方、長万部駅 - 蘭越駅間では1日に下り4本・上り5本のみの運行になっている。
2010年12月4日現在、快速「ニセコライナー」1往復と朝の倶知安発苫小牧行き1本、夜の小樽発倶知安行き1本を除き、ワンマン運転を実施している。例外があるのは、該当列車がワンマン運転に対応していないキハ201系による運用のためで、小樽駅 - 倶知安駅・蘭越駅間でも車掌が乗務している。
札幌近郊区間として千歳線直通の快速「エアポート」および普通列車が札幌駅を基軸に運転されている。札幌を起点とした都市圏輸送量(平成15年)は札幌駅 - 小樽駅間で年間2,365万人、札幌駅 - 岩見沢駅間で年間1,440万人に達している。ただし、札幌駅が始発・終着となる列車はあまり多くなく、札幌駅を越えて両方面を直通する運行形態が中心となっている。函館本線内で手稲・小樽方面と江別・岩見沢方面を結ぶ列車のほか、手稲・小樽方面と千歳線の千歳・新千歳空港および室蘭本線の苫小牧方面を結ぶ列車も多い。また手稲駅 - 札幌駅間には、特急車両の札幌運転所への回送を兼ねた「ホームライナー」が朝に下り3本運転されている。
小樽駅・手稲駅・札幌駅発着で岩見沢駅からさらに滝川方面と直通する列車も朝夕を中心に存在し、旭川駅発着列車も1往復設定されている。
桑園駅 - 札幌駅間は札沼線(学園都市線)用の単線が、札幌駅 - 白石駅間は千歳線用の複線がそれぞれ別線として存在し、いずれの列車もその別線を経由して札幌駅まで乗り入れている。
小樽駅 - 岩見沢駅間は日中の一部時間帯を除き、1時間間隔のパターンダイヤが組まれている。1時間に札幌駅 - 手稲駅間で7 - 8本、札幌駅 - 江別駅間で4 - 5本の運行となっている。手稲駅 - ほしみ駅・小樽駅間および江別駅 - 岩見沢駅間では運行本数は減る。
2007年9月30日までは、日中の大部分の区間快速が手稲駅 - 江別駅間を通して快速運転を行っていたが、翌10月1日のダイヤ改正でこの運行形態の列車は廃止され、手稲駅 - 札幌駅および札幌駅 - 江別駅間のどちらかを区間快速とする運転となった(「いしかりライナー」も参照)。
2020年3月14日ダイヤ改正より、区間快速通過駅の利用者増加に伴い、区間快速「いしかりライナー」を普通列車に置き換え・減便する形で運転を終了した。
手稲駅では快速と普通列車との相互接続が行われている。
2020年3月14日改正ダイヤの日中の各区間における1時間あたりの平均的運転本数は以下の通り。
かつては普通列車の多くが小樽・手稲・札幌方面と滝川・旭川方面を直通運転していたが、現在では朝夕の一部列車を除いて岩見沢駅で系統分割されており、札幌方面と滝川・旭川方面を普通列車で移動する場合、ほとんどが岩見沢駅で乗り換えとなる。札幌駅 - 旭川駅間では快速運転を行っておらず、すべての普通列車が各駅に停車する。
苗穂・旭川・苫小牧の各運転所の配置気動車の効率的な運用のために、この区間では気動車の乗り入れも設定されており、該当列車ではワンマン運転を実施している。ただしこの区間の所要時間は電車で40分強、気動車で1時間弱程度と大きな差がある。
区間列車は岩見沢駅 - 深川駅間と深川駅 - 旭川駅間に設定されているほか、旭川駅発で深川駅から留萌本線に直通運転する普通列車も1本のみ設定されている。なお、この区間で他に接続する室蘭本線・根室本線への直通列車は存在しない。
岩見沢駅 - 滝川駅間では1時間に1本程度の普通列車が運転されているが、2時間ほど間隔が開く場合もある。滝川駅 - 深川駅間ではさらに本数が少なく、頻繁に往来する特急列車とは対照的に3時間以上普通列車が運転されない時間帯もある。
貨物列車は、五稜郭駅 - 長万部駅間と札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行されている。函館駅 - 札幌駅間を直通する長距離旅客列車と同様に、長万部駅 - 札幌貨物ターミナル駅間は急勾配の続く「山線」を避け、距離は長いが線形の良い室蘭本線・千歳線を経由する。
五稜郭駅 - 札幌貨物ターミナル駅間には、コンテナ車のみで編成された定期の高速貨物列車が1日上下21本ずつ設定され、室蘭本線・千歳線とともに、本州と北海道を結ぶ幹線として機能している。なお、函館駅 - 長万部駅間の貨物駅は五稜郭駅のみで、貨物列車は運転停車を除き、途中駅には停車しない。
また五稜郭駅は青函トンネル用電気機関車EH800形が乗り入れるため、道内の貨物駅で唯一着発線が電化されている。新函館北斗駅 - 小樽駅・東室蘭駅間は非電化のため、すべての貨物列車は五稜郭駅(函館貨物駅)にて機関車交換を行う。五稜郭以北に営業運転の電気機関車は乗り入れず、海峡線・道南いさりび鉄道線を除いて道内を運行するすべての貨物列車はDF200形ディーゼル機関車が牽引する。五稜郭駅以外の電化区間上(東室蘭駅 - 沼ノ端駅 - 札幌駅間と小樽駅 - 北旭川駅間)にある道内各貨物駅は着発線を含めすべて非電化である。
札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行される列車は、基本的に宗谷本線に乗り入れ北旭川駅を起点・終点としている。この区間では、高速貨物列車に加え、専用貨物列車も運行されている。定期の高速貨物列車は、札幌貨物ターミナル発北旭川行が1日4本、北旭川発札幌貨物ターミナル行が1日2本運行されているほか、北旭川発で岩見沢駅から室蘭本線に乗り入れ、苫小牧・東室蘭方面へ向かう列車が1日2本運行されている。季節運行の臨時高速貨物列車は、根室本線富良野駅や石北本線北見駅と札幌貨物ターミナル駅を結んでいる。札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間の貨物駅は、札幌貨物ターミナル駅と滝川駅がある。
2014年5月までは室蘭本線本輪西駅 - 北旭川駅間で石油製品を輸送するタンク車を連結する専用貨物列車も運行され、苫小牧駅 - 岩見沢駅間を室蘭本線、岩見沢駅 - 旭川駅間を函館本線を経由していた。当時、本輪西発北旭川行の列車は1日2本運行されており、その逆の、北旭川発本輪西行のタンク車返送列車は1日1本運行されていた。これらの列車を補完する臨時の専用貨物列車も、本輪西駅 - 北旭川駅間に1日1往復設定されていた。
なお、JR貨物は札幌貨物ターミナル駅 - 苗穂駅間においても第二種鉄道事業者となっているが、この区間を定期的に運行する貨物列車は設定されていない。
函館駅 - 新函館北斗駅間:普通・快速「はこだてライナー」
函館駅 - 長万部駅間・白石駅 - 札幌駅間:特急「北斗」
蘭越駅・倶知安駅 - 札幌駅間:快速「ニセコライナー」
手稲駅 → 札幌駅間:ホームライナー(下りのみ)
小樽駅 - 札幌駅 - 白石駅間:快速「エアポート」(千歳線方面)
札幌駅 - 白石駅間:特急「すずらん」「おおぞら」「とかち」、特別快速「エアポート」(千歳線方面)
札幌駅 - 旭川駅間:特急「カムイ」「ライラック」、特急「宗谷」(宗谷本線方面)、特急「オホーツク」(石北本線方面)
道南いさりび鉄道線直通列車については「道南いさりび鉄道線#使用車両」を、千歳線直通列車については「千歳線#運行形態」を参照。室蘭本線直通列車については「室蘭本線#使用車両」も参照。
普通列車は気動車と電車で運転されている。特急・快速列車については、各列車の記事も参照。
特急「カムイ」「ライラック」として札幌駅 - 旭川駅間で運用。
小樽駅 - 旭川駅間の普通列車で使用されている。3両編成は731系、733系(0番台)、735系と連結して運転されることもある。
6両編成は特別快速・快速「エアポート」での使用が中心で、733系(3000番台)との共通運用である。
小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・733系(0番台)・735系との併結運転があるほか、キハ201系との協調運転も行われている。
0番台(3両編成)は小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・731系・735系と連結して運転されることもある。
3000番台(6両編成)は特別快速・快速「エアポート」での使用が中心で、721系(6両)との共通運用である。
1000番台(3両編成)は函館駅 - 新函館北斗駅間の快速・普通「はこだてライナー」として使用されている。
小樽駅 - 滝川駅間で運用されている。721系・731系・733系(0番台)と連結して運転されることもある。
特急「オホーツク」として札幌駅 - 旭川駅間で運用されている。かつては特急「スーパー北斗」として運用されていた。
0番台は特急「宗谷」として札幌駅 - 旭川駅間で、1000番台は特急「北斗」「おおぞら」「とかち」および「ホームライナー」として手稲駅 - 白石駅間で運用されている。
函館駅 - 長万部駅間を走るすべての気動車普通列車が函館運輸所所属の本形式で運転されている。また、札幌駅 - 旭川駅間の普通列車の一部にも使用されている。長万部駅 - 札幌駅間での運用はH100形への置き換えで消滅したほか、札幌駅 - 岩見沢駅間も苗穂運転所への入出庫を兼ねた下り1本(札幌発旭川行き)のみの運用となっている。
旭川運転所所属車両が留萌本線乗り入れ列車(1日1本のみ)として深川駅 - 旭川駅間で運用されるほか、同列車の間合い運用で深川駅 - 旭川駅間の区間列車に使用されている。
苫小牧運転所所属車両が室蘭本線の間合い運用としてキハ40形と共通運用で岩見沢駅 - 滝川駅間で運転され、旭川運転所所属車両がキハ54形と共通運用で留萌本線への送り込み運用として深川駅 - 旭川駅間で運転される。
苗穂運転所所属。快速「ニセコライナー」および普通列車として蘭越駅 - 江別駅間で使用されている。前述の通り、731系との協調運転が行われている。
長万部駅 - 札幌駅間の普通列車で使用されている。ただし小樽駅 - 札幌駅間は苗穂運転所からの出庫を兼ねた上り1本のみである。
485系1500番台:特急「いしかり」
781系:特急「いしかり」「ライラック」「ホワイトアロー」
711系:急行「かむい」「さちかぜ」・普通列車
785系:特急「ライラック」「スーパーホワイトアロー」「スーパーカムイ」・臨時特急「モーニングエクスプレス」・ホームライナー
キハ150形:長万部駅 - 札幌駅間の普通列車
キハ281系:特急「スーパー北斗・北斗」に使用。
キハ21形・キハ22形:急行「らいでん」・「いぶり」・「ニセコ」・「せたな」・快速「アイリス」「せたな」・普通列車
キハ24形:急行「せたな」・普通列車
キハ27形・キハ56形:急行「らいでん」・「ライラック」(後の札幌 - 旭川間特急とは別)・快速「ミッドナイト」・普通列車
キハ82系:特急「北海」
キハ183系:特急「おおとり」「北海」「オホーツク」「北斗」
スハ43系:急行「ニセコ」・「ていね」に連結。
50系51形:普通列車
14系:急行「はまなす」、急行「ニセコ」に連結。
24系25形:急行「はまなす」、寝台特急「北斗星」・「トワイライトエクスプレス」に連結。
E26系:寝台特急「カシオペア」に連結。
函館駅 - 大沼公園駅 - 駒ヶ岳駅 - 小樽駅 - 旭川駅間:423.1 km
大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間:35.3 km、通称・砂原支線。