仙石線
日中は1時間に4本運転されており、あおば通駅 - 石巻駅間の直通列車と多賀城駅・東塩釜駅・松島海岸駅・高城町駅を発着駅とする区間運転列車がそれぞれ1本程度運転されている。このうち、高城町駅で折り返す列車の多くは、仙石東北ラインと10分前後で接続して石巻方面の列車と乗り継げるようになっている。下りは15分等間隔で運転されているが、上りは少しずれが生じている。
上り列車の方向幕・行先表示LEDには「仙台・あおば通」と表示されている。これは仙台方面あおば通行きの列車であることを強調するために便宜上用いているもので、途中駅で編成の一部が切り離されるというわけではない。同様に、下り列車のうち、高城町行きには「松島海岸・高城町」、石巻行きには「松島海岸・石巻」と、松島観光の下車駅である松島海岸駅を表示に含めている。なお、かつては誤乗防止の観点から、2015年5月30日以降は方向幕・行先表示LEDで「仙石線経由」の表示がなされていたが、2021年3月以降は行われていない。
JRの列車番号は原則として電車には「M」が付くが、仙石線の場合はいわゆる電車ダイヤのため、電車で運行される普通列車には「S」が付与されている。また、上2桁(もしくは上1桁)は24時間制の始発駅発車時刻を、下2桁は運用番号を示す。
プロ野球チーム東北楽天ゴールデンイーグルスの本拠地の楽天生命パーク宮城は宮城野原駅が最寄である。この球場でプロ野球の試合がある日はあおば通駅 - 小鶴新田駅間で臨時列車が運行される。このほかに、塩竈みなと祭に合わせてあおば通駅 - 本塩釜・東塩釜駅間で、松島ハーフマラソン大会に合わせてあおば通駅 - 高城町駅間で、松島基地航空祭に合わせて小鶴新田・東塩釜駅 - 矢本駅間で、石巻川開き祭りに合わせてあおば通・矢本駅 - 石巻駅間で臨時列車の増発が行われている。
また、2017年に開催された松島基地航空祭に合わせてあおば通駅 - 矢本駅間において、東塩釜駅 - 矢本駅間で通過運転(途中停車駅は松島海岸駅・高城町駅・野蒜駅・陸前小野駅)を行う臨時快速列車が運行された。
2022年12月3・4日には、高城町駅 - 石巻駅の変電設備取替工事に伴い、この区間では気動車(仙石東北ライン用のHB-E210系)による折り返し運転が実施された。また一部列車が松島海岸駅に乗り入れ、HB-E210系が初めて高城町以南に乗り入れた。
2011年3月11日に発生した東日本大震災の影響で、仙石線は甚大な被害を受け、全線で不通となった。3月28日のあおば通駅 - 小鶴新田駅間運転再開、4月7日の余震による再度全線不通を経て、4月19日に同区間が再開されてからは段階的に復旧範囲が拡大し、2012年3月17日の時点で、仙台側はあおば通駅 - 高城町駅間、石巻側は陸前小野駅 - 石巻駅間で列車運行を再開していた(詳細は後述「東日本大震災による影響」の節も参照)。ここでは、震災の影響で不通区間が発生していた時期について述べる。
この区間は当初から震災前と同じ205系3100番台電車で運行を再開した。
2011年3月28日にあおば通駅 - 小鶴新田駅が復旧した。このときは1時間に2 - 7本ほどの運転であった。
高城町駅まで復旧後のダイヤは、列車の大半があおば通駅 - 東塩釜駅間の区間列車であり、東塩釜駅 - 高城町駅間は1時間に2 - 3本程度であった。また、現行と同様に小鶴新田駅・多賀城駅までの区間列車が設定されていた。多賀城駅は2014年3月までは高架化工事により折り返し運転ができず、多賀城駅 - 東塩釜駅間を回送のうえ東塩釜駅で折り返していた。
高城町駅まで復旧した際に、あおば通駅 - 高城町駅間の快速列車(A快速・B快速)も設定された。A快速の停車駅はあおば通駅・仙台駅・多賀城駅・本塩釜駅・東塩釜駅・松島海岸駅・高城町駅、B快速の停車駅はあおば通駅 - 多賀城駅間の各駅および本塩釜駅・東塩釜駅・松島海岸駅・高城町駅であった。B快速は通過駅が3駅(下馬駅・西塩釜駅・陸前浜田駅)しかなかったため、2014年3月15日のダイヤ改正をもって各駅停車に格下げされる形で廃止され、残ったA快速が単に「快速」として運行された。この快速も、仙台市内の通過駅での停車間隔が所々で大きく広がる問題があったため、2015年5月29日を最後に、多賀城駅・本塩釜駅を経由して電車で運行される快速列車は消滅した。
高城町駅 - 陸前小野駅間は東日本大震災の影響により2015年(平成27年)5月29日まで不通となっており、2011年(平成23年)7月16日から同日まで、松島海岸駅 - 矢本駅間でバス代行輸送が行われていた。本数は2014年(平成26年)3月15日から運行終了までのダイヤでは1日上り19本、下り20本で、朝夕のラッシュ時は、1本あたり最大5台同時運行していた。松島海岸駅で快速列車に接続することが多かったが、バスが遅延した場合でも原則として接続は行わなかった。
代行バス停留所は不通区間の各駅前に設置されていたが、高城町駅のみ離れていたため、仙石線電車区間(あおば通駅 - 高城町駅間)と代行バスの乗り換えは松島海岸駅で行うよう案内されていた。
この区間は軌道の損傷・駅舎流失等、甚大な被害をうけたため、当初復旧の目途が立っていなかったが、2012年1月に、2015年度中にも全線復旧する方針が発表された。被害が大きかった陸前大塚駅 - 陸前小野駅間は、内陸側に移設されることになった。2014年7月30日には2015年6月までに全線再開することが発表された。2015年1月29日には再開日が同年5月30日と発表され、事前発表通り運行を再開した。
2011年7月16日に矢本駅 - 石巻駅間で運行を再開し、2012年3月17日には陸前小野駅 - 矢本駅間の運行を再開した。電化設備が復旧していなかったことから、全面復旧までこの区間は小牛田運輸区所属のキハ110系気動車による臨時ダイヤでの運行となっていた。陸前小野駅 - 矢本駅間は1日数本、矢本駅 - 石巻駅間では1時間に1 - 2本となっており、全列車が2両または4両編成による普通列車であった。
矢本駅 - 石巻駅間が運行再開された当初は、この区間を運行する列車には列車番号に「Y」が付けられていたが、陸前小野駅まで運行を再開した2012年3月のダイヤ改正で、原則通りの「D」に変更された。
大震災発生直前まで運転されていた快速列車は、あおば通駅 - 石巻駅間をおよそ1時間に1本運転されていた。2004年10月15日までは快速列車に「うみかぜ」の愛称が与えられており、停車駅の違いによりA快速とB快速の2種類があった。A快速の停車駅はあおば通駅・仙台駅・多賀城駅・本塩釜駅・東塩釜駅・松島海岸駅・高城町駅・野蒜駅・陸前小野駅および矢本駅 - 石巻間駅の各駅であり、B快速はA快速の仙台 - 多賀城間を各駅停車にしたものであった。2009年3月14日のダイヤ改正以前は駅案内においては方向幕の色から、A快速は「red快速」、B快速は「green快速」と案内されていた。東北楽天ゴールデンイーグルスの本拠地である宮城球場(2018年現在の名称は「楽天生命パーク宮城」)でプロ野球の試合がある日は、仙台駅 - 多賀城駅間を通過するA快速(赤快速)が球場の最寄り駅である宮城野原駅に臨時停車する場合もあった。
仙石線の快速列車の停車駅については、古くは列車により様々であったが、時代を下るにつれ停車駅がパターン化され、そのパターンも次第に整理・統合された。1972年(昭和47年)頃には通過駅が榴ケ岡駅と宮城野原駅の2駅のみというパターンもあった。
例えば、1998年 - 1999年頃の日中に快速列車が1時間に2本設定されたことがある。このうち1本は現在の速達タイプの停車パターンで、もう一方は石巻 - 本塩釜間が各駅停車となる区間的な快速列車であった。
2007年3月のダイヤ改正以前は、東塩釜駅は快速通過駅であった。
他に特筆できることとしては「特別快速」がある。当初の特別快速は石巻駅 - 仙台駅間を1時間以内で結ぶことと、仙台市内にある百貨店の10時開店を意識したダイヤで、1969年に登場した。この列車は途中、松島海岸駅と本塩釜駅に停車し、午前の上りと午後の下り計2本は矢本駅にも停車した。その後、CTC化と軌道強化、東塩釜駅 - 石巻駅間の単線区間の一部交換可能駅における一線スルー化等に伴って線内最高速度が85 km/hから95 km/hに上がり、1983年10月より休日ダイヤにおいて仙台駅 - 石巻駅間50.5キロメートルをノンストップで走る特別快速1往復が設定された。このノンストップ列車は、停車駅の見直しに伴い2000年3月11日のダイヤ改正で廃止となった。後年に再び停車駅の少ない特別快速が土曜・休日に設定されたが、2003年10月1日のダイヤ改正で再び廃止された。この列車の停車駅は仙台駅、多賀城駅、本塩釜駅、松島海岸駅、高城町駅、野蒜駅、矢本駅、石巻駅だった。
2003年3月22日から土曜・休日に石巻行きの赤快速(A快速)の1本と緑快速(B快速)の1本、そしてあおば通行きの普通列車2本を、石巻市にゆかりの深い漫画家石ノ森章太郎の作品に登場するキャラクターのラッピングが施された編成で「マンガッタンライナー号」として運行していた。
先発の列車が終着駅に先着するダイヤは、現行と変わらない。
1988年(昭和63年)3月13日改正時点での「うみかぜ」停車駅
仙台駅 - 石巻駅
仙台駅 - 本塩釜駅 - 松島海岸駅 - 高城町駅 - 野蒜駅 - 陸前小野駅 - 矢本駅 - 石巻駅
平日は下り7本・上り9本、休日は下り8本・上り9本運転
大震災発生直前のダイヤは、すべての列車があおば通駅発着であり、そのうち大部分の列車が多賀城駅や東塩釜駅で折り返す区間列車であった。あおば通駅 - 石巻駅間を直通する普通列車は1時間に1本で、快速と普通がそれぞれ交互に運行されていた。高城町始発あおば通行は朝に1本設定されていたが、高城町行下り列車は設定がなかった。
時期により、あおば通駅 - 松島海岸駅・高城町駅間および矢本駅 - 石巻駅間の区間列車が設定されていた。また、小鶴新田駅開業前はあおば通駅(仙台駅) - 苦竹駅間の区間列車が、さらに古く陸前原ノ町電車区があった頃には仙台駅 - 陸前原ノ町駅間の区間列車が存在した。
現在、普通列車については1列車4両編成のみで運行しているが、1987年-1998年頃までは、矢本駅 - 石巻駅間の区間列車運転を主として、105系電車を用いた2両運用が全区間で存在した。
仙石線は宮城電気鉄道という私鉄を出自とするため、仙台駅の着発線および駅舎が他路線とは独立しており、仙台駅構内にあった東北本線と仙石線を結ぶ引き込み線が1970年頃に撤去されてからは、直通運転は物理的に不可能となっていた。保線用車両の行き来を目的に松島駅 - 松島海岸駅間に東北本線との渡り線が設けられていたが、営業用車両は走行できなかった(後述の仙石線・東北本線接続線の建設により撤去)。
2015年度の全線復旧後、松島海岸駅 - 高城町駅間と東北本線塩釜駅 - 松島駅間を結ぶ連絡線(仙石線・東北本線接続線。塩釜駅 - 高城町駅間を結ぶものであり前述の保線用車両の渡り線とは分岐方向が異なる)が敷設され、仙石東北ラインという愛称でHB-E210系気動車を使用した東北本線への直通運転が開始された。
石巻駅構内では、石巻港への貨物列車の入線や他線との連絡のために、石巻線と仙石線の線路が繋がっている。石巻線は非電化路線であるため、気動車の場合は仙石線・石巻線の両線を直通することが可能であり、グラシア(後のこがね)による臨時列車(仙台駅 - 女川駅・気仙沼駅間)が運行されたことがあった。なお、1992年頃には、石巻線の石巻駅 - 女川駅間の直流電化による仙石線の女川駅乗り入れが調査されたことがあった(詳細は「石巻線#過去の仙石線直通運転構想」を参照)。2016年8月6日からは仙石東北ラインの一部列車を女川駅まで延長運転している。
East i-Dによる軌道試験が行われる以前は、マヤ34形客車を用いた検測列車(マヤ検)の牽引は牽引車クモヤ145形を用いて行われていた。しかし地上線時代の仙台駅および地下化後のあおば通駅は機回し線がなく、またクモヤ145形が1両しか在籍していないため、上り列車で仙台駅(地上線時代)もしくはあおば通駅(地下化後)に入線すると車両の付け替えができないため、以前は105系を使用し、
石巻側←クモハ105+クハ105+マヤ34+クモヤ145→仙台側
の編成で運転されていた。
105系廃車後は103系のクモハ編成からMc+Mのみをマヤの前に連結し、
石巻側←クモハ103+モハ102+マヤ34+クモヤ145→仙台側
の編成で運行された。なお105系および103系による運転はあおば通駅 - 宮城野電車区間のみで運行され、宮城野電車区 - 石巻間はクモヤ145形のみの牽引で運転されていた。なお仙石線では103系は老朽化の進むMc編成から置き換えが始まったが、マヤ検の都合上、置き換え開始後しばらくはMc編成が残留していた。そのためMc編成の全廃はマヤ検終了後の2003年7月であった。
仙石線は前述の通り、東北地方のJR線では唯一の直流電化路線であり、東北地区を走る他線(交流電化路線)の車両は運用できないため、首都圏で運行されていた通勤形電車を転配して運行している。車両についての詳細は各車両の項目のほか、「仙台車両センター宮城野派出所」の項目も参照。
205系3100番台電車(仙台車両センター宮城野派出所所属):あおば通駅 - 石巻駅間で普通として運用。
4両編成(M1 - M6、M8、M10 - M19編成)17本が配置されている。
以前同じく首都圏から転配され仙石線で運用されていた103系にはもともとトイレがなく、仙石線に転配後もトイレの設置がなかった。2002年から仙石線で運用されることになった205系は、あらかじめトイレの設置改造が行われた上で仙石線に投入され、205系の投入により103系の運転は2004年に終了した。その後、多賀城駅付近の連続立体交差化工事に伴う予備車増加で運用に復帰していた103系RT-235編成の置き換え用として2009年に南武線(中原電車区)の205系1200番台1本を4両編成に短縮し、3100番台化した上で仙石線に投入し、この103系を置き換えた。
2011年3月11日、東北地方太平洋沖地震による津波で仙石線野蒜駅 - 東名駅間を走行していたM9編成が流され脱線。同年5月1日にかけ現地にて解体作業が行われた。当該編成は同年3月12日付で廃車された。また、石巻駅では到着後のM7編成が冠水して被災した。2012年9月5日から7日にかけて総合車両製作所へ回送され入場したが、2014年12月25日付で除籍され廃車となった。
HB-E210系気動車(小牛田運輸区所属):高城町駅 - 石巻駅間で仙石東北ラインの快速・特別快速として運用。
2015年(平成27年)の東北本線と仙石線の接続線開業に伴い、JR東日本はこの接続線を経由する「仙石東北ライン」で使用される直通運転用の車両としてディーゼルハイブリッド車両HB-E210系2両編成を8編成新造した。仙石線の営業車両としては初の新造車両である。
仙石線の前身である宮城電気鉄道の車両については同項目および「宮城電気鉄道の電車」を参照。
30系・31系・33系・50系・40系電車
宮城電気鉄道からの引き継ぎ車を置き換える目的で投入された、首都圏で余剰となった車体長17m級国電(但し40系のみは20m級)。72系などの20m車の投入により置き換えられた。
クモハ54形・ クハ68形・モハ70形電車
17m車から20m車の置き換えの際に、一時的に使用されたセミクロスシート車。72系への統一により、他線区へ転出(一部は廃車)した。
仙石線に在籍していた17m級車両を置き換える目的で投入された。老朽化対策として1974年に、車体のみ103系後期車と同等のものに載せ替えた編成(アコモデーション改良車)が配置され、1979年に通常車が置き換えられた後も1985年まで残存していた。これらはのちに機器類も103系のものに交換した上で正式に103系3000番台となり、川越線などに転用されている。
72・73系電車の置き換えを目的として1979年から投入され、編成番号はR+Mc車(制御電動車)であるクモハ103形の車号で付与されていた(クモハ103-80以下4連ならばR-80編成)。車両前面に「仙石線」と書かれた看板を掲げて走っていた。その後、1989年から首都圏への205系電車投入によって余剰となっていたものを、仙石線向けの改造・更新工事を施工した上で入線させている。1993年までに1979年から投入したグループを淘汰した。2002年から2004年7月にかけて205系の投入に伴い老朽化が進む編成から廃車を開始し、17編成が運用終了後に廃車・解体されている。その後、103系1編成4両が2年間、郡山総合車両センターに留置されていたが、多賀城駅付近の連続立体交差化工事に伴い、車両運用が賄えなくなることから、改造工事を施工した上で2006年11月に宮城野派出所に戻り、3月19日より平日の朝ラッシュ時の2往復限定で運用されていた。しかし、京浜東北線・根岸線へのE233系1000番台導入により209系2200番台が中原電車区(現在の鎌倉車両センター中原支所)に転属したことで余剰となった205系1200番台1本が同区から転入したため、103系は2009年10月21日限りで運用から離脱し、廃車となった。これにより、JR東日本から103系電車が消滅した。
1987年に輸送量自体は低いものの都市化が進み始め区間利用者が見込める石巻駅 - 矢本駅間の区間列車運転を主目的として投入された車両で、通常最低でも3両でしか走行できない103系電車を、2両編成で走行できるように改造したもの。使用区間は他の103系電車と共通のため、2両編成のまま仙台圏でも使用され、時には2編成を連結して運用についたこともあった。在籍していた編成は京浜東北線・根岸線から捻出された103系の高運転台車編成投入との入れ替えで1998年に書類上は廃車されたが、2両編成という利便性から、八王子支社および横浜支社管内の訓練センターで訓練編成として転用され、2008年に京浜東北線・根岸線で使用されていた209系の改造車にそれぞれ置き換えられるまで使用された。なお、この置き換えにより、JR東日本から105系電車が消滅した。
キハ110系気動車(小牛田運輸区所属)
陸前小野駅 - 石巻駅間では東北地方太平洋沖地震により変電所が津波の被害を受けたため、2015年5月までは小牛田運輸区のキハ110系気動車が使用されていた。
2000年の仙台トンネル開通以前はグラシア(後のこがね)による臨時列車(仙台駅 - 女川駅・気仙沼駅間)が運行されたことがあった。それ以外にも、多賀城駅 - 矢本駅間のビール列車(小牛田運輸区のキハ23形・40形・58形使用)、ふるさとによる野蒜駅 - 石巻駅間の「鳴瀬町町民号」といった団体専用列車での入線が時折あった。仙台トンネルの開通以後も、東塩釜駅 - 石巻駅間では団体専用列車という形で気動車の入線があった。東日本大震災後の2011年7月16日に復旧した矢本駅 - 石巻駅間、2012年3月17日に復旧した陸前小野駅 - 矢本駅間では架線の損傷や変電所が使えないため、2015年5月30日の全面復旧まではキハ110系気動車が使用されていた。
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仙石線は、仙台近郊の通勤・通学路線であると同時に、塩釜(塩竈)・松島などの観光地へのアクセス路線としての一面や、仙台・石巻間の都市間輸送の性格も兼ね備える路線である。
仙台駅の西側にあるあおば通駅が路線の起点である。
あおば通駅から陸前原ノ町駅を過ぎる付近までは仙台トンネルを通る地下線である。このトンネルは、地下水位の低い洪積台地の地下を通るあおば通駅から榴ケ岡駅を過ぎた辺りまでと、長町-利府線より先の地下水位が高い沖積平野の地下を通る区間で、異なる工法により施工された。あおば通駅の地下ホームは標高20mほどで、トンネルはここから榴ケ岡駅を過ぎて断層まで緩やかに下り、断層の東側の一段低い所にある宮城野原公園総合運動場の前で大きく北東へ曲がる。さらに断層の際に沿って走り、宮城野原駅を過ぎた辺りでトンネルは最も深くなる。ここから陸前原ノ町駅に向かってトンネルは上り始め、同駅を過ぎると地上に出て東北本線支線(通称、宮城野貨物線)の高架をくぐる。その後、そのまま線路は高架となり、苦竹駅を経て国道45号と梅田川を跨ぎ、その後に地上線となる。
ここからは断層の東側の地下水位の高い沖積平野であり、住宅地として不向きであったため、近年まで梅田川の南側のみが工業・流通団地として利用されていた。近年に小鶴新田駅が設置されて梅田川以北の一部が市街化したが、仙台バイパスから福田町駅の間には田園風景が残っている。福田町駅付近から先は、多賀城市や塩竈市まで市街地が続く。この付近は仙塩地区とも呼ばれる。仙石線は福田町駅の東側で七北田川と交差し、中野栄駅 - 多賀城駅間で仙台臨海鉄道臨海本線を築堤で乗り越えて、続けて砂押川を跨ぐ。本塩釜駅付近は、ルート変更により塩釜線沿いに線路を移設した関係で、海沿いを走る高架線となり眺めは良い。東塩釜駅から先は単線となる。
線路は利府町と松島町で松島丘陵をトンネルで通りながら松島湾沿いを走る。この付近で仙石線と東北本線は、並行するように線路が敷設されている。特に、利府町内においては線路が接近しており、列車の併走が見られる場合もある。松島海岸駅は、日本三景・松島の観光の中心地である。同駅を過ぎ、東北本線との線路の並行が終了し、高城町駅に向かうために当線が右カーブした先で、左手より東北本線から分岐した仙石線・東北本線接続線が合流する。また、陸前富山駅から陸前大塚駅 - 東名駅間にかけては、奥松島の海岸線に沿うように線路が敷設されており、松島湾の眺めを楽しむことができる。東日本大震災前は、東名駅から先は東名運河沿いを走っていたが、震災後は陸前大塚 - 陸前小野間で高台を通るルートに変更され、左手に災害公営住宅を見ながら移設された東名駅及び野蒜駅を通る。
吉田川と鳴瀬川に連続して架かる鳴瀬川橋梁を越えると、列車は石巻平野(仙北平野)の水田地帯の中を走る。矢本駅・陸前赤井駅を過ぎ、石巻市内に入ると沿線に住宅地が多く見られるようになる。石巻あゆみ野駅は2016年(平成28年)に開業した仙石線で最も新しい駅である。蛇田駅の先で北上運河を越え、右手より石巻港駅から来た貨物支線と合流すると陸前山下駅である。同駅を過ぎると当路線は築堤を上り、右にカーブしながら地上に降りた先で、左手から石巻線が近づくと間もなく終点石巻駅である。