北越急行ほくほく線
いずれも特急「はくたか」で運用された。北越急行保有の特急形車両は、JR西日本の保有する車両と同一形式として製造した。これは、車両選定の段階で160 km/hの高速走行を考慮して設計されていたのがJR西日本の681系しかなかったこと、全くの新形式を製造することは会社の体力的に無理があったことが理由として挙げられている。その一方、他社からの乗り入れのみでなく自社の車両を保有することになったのは、各社間協議で「大規模な相互直通運転を行うには各社が初期の設備投資をするのが絶対条件」とされていたこと、過去に経験のない高速運転を実施するために長期にわたる試験が必要となったが、JR西日本の車両を長期間借用するのは困難であったことが理由として挙げられる。
北越急行所属車については、独自の赤主体の塗装、「スノーラビットエクスプレス」(Snow Rabbit Express)という車両愛称を持ち、車体には「SRE」とユキウサギのロゴマークが施されていた。運用も当初は区別されていたが、2002年3月ダイヤ改正以降はJR車との共通運用となっていた。 2015年3月14日の北陸新幹線開業後は全車両が同日付でJR西日本に譲渡され、主に「しらさぎ」「能登かがり火」「ダイナスター」で運用されている。塗装も同年6月初めまでに順次「しらさぎ」用の塗装デザインへ変更された。
峠越えとなるために自動車でも1時間程度の所要時間を要していた越後湯沢 - 十日町が、開業により普通列車でも30分台で結ばれるようになるなどの時短効果に加え、前述した雪対策によって安定した輸送を目指したことが評価されたこともあり、現実の線内利用者数も、開業当初に年間65万人程度であったものが2012年には110万人に増加している。ただし、通学定期の利用者数は2012年がピークとなり、翌年には5 %減となっている。
特急が運行していた2011年度(平成23年度)の輸送密度は約7,780人/日であるが、これは旧国鉄路線から転換あるいは日本鉄道建設公団建設中の新線を継承した第三セクター鉄道路線(以下「旧国鉄系列の第三セクター鉄道路線」)としては、愛知環状鉄道線(約9,816人/日)に次いで2番目に高かった。2006年度(平成18年度) - 2010年度(平成22年度)、および2012年度(平成24年度) - 2014年度(平成26年度)は輸送密度が8,000人/日以上を記録していたが、そのような旧国鉄系列の第三セクター鉄道路線も愛知環状鉄道線とこの路線の2路線のみであった。
魚沼丘陵 - しんざ間に位置する全長10,471.5メートルのトンネルで、トンネル内に赤倉信号場と美佐島駅が存在する。国鉄・JR以外の日本の鉄道用として開通した山岳トンネルではもっとも長い。東工区4,281.5メートル、中工区4,140.0メートル、西工区2,050.0メートルの3つの工区に分割して施工され、東工区および中工区では膨張性地圧と大量の湧水により工事が難航した。トンネル内で上越新幹線の塩沢トンネルと立体交差となっており、交差部でのトンネル間隔は1メートルもない条件で、先に赤倉トンネルが施工されたことから塩沢トンネル施工前に赤倉トンネルに補強工事を行っている。1969年(昭和44年)から1974年(昭和49年)にかけて建設され、工事凍結時点では既に完成済みであった。
十日町 - まつだい間に位置する全長6,199.17メートルのトンネルで、トンネル内に薬師峠信号場が存在する。東工区3,647メートル、西工区2,522メートルに分割されて施工され、西工区では地質に恵まれ順調に掘削できたものの、東工区は大規模な異常出水に直面したほか、国鉄信濃川発電所用の水路トンネル2本との立体交差があり、特別な対応が求められた。1973年(昭和48年)から1979年(昭和54年)にかけて建設され、工事凍結時点では既に完成済みであった。
まつだい - ほくほく大島間に位置する全長9,116.5メートル(スノーシェッド13メートルを含めて9,129.5メートル)のトンネルで、トンネル内に儀明信号場が存在する。東工区1,750.5メートル、中工区3,387.0メートル、西工区3,979.0メートルに分割して施工され、東工区は予定通りの工期で完成したが、西工区の後半(トンネル中央側)と中工区は膨張性地山と可燃性ガスの湧出により苦しめられた。1973年(昭和48年)に着工したが、1982年(昭和57年)の工事凍結時点で645メートルが未掘削で残されており、工事再開後も日本のトンネル工事史上未曽有とされる困難を極める工事となった。最終的に1995年(平成7年)に完成し、途中の中断期間を含めると21年11か月を要した。
開業時から乗り入れ。2002年のダイヤ改正でJR西日本の681系に置き換えられた。
1931年(昭和6年)8月 - 地元の関係者が国会に請願書を提出し、鉄道敷設運動が始まる。
1940年(昭和15年) - 越後湯沢と結ぶ北越南線構想が持ち上がる。
1944年(昭和19年) - 信濃川発電所工事線を延長する形で松代と結ぶ路線の建設が決まるが、後に敗戦により計画中止。
1950年(昭和25年)9月3日 - 北陸上越連絡鉄道(上越西線)期成同盟会発会式。
1953年(昭和28年) 2月 - 第9回鉄道建設審議会で地元意見の不一致を理由として審議未了・保留。 8月 - 新潟県知事裁定により北越北線採択。 9月 - 期成同盟会総会を南線側がボイコット。
1961年(昭和36年)2月23日 - 南北両派が一本化で協力推進する協約を締結。
1962年(昭和37年) 4月22日 - 鉄道建設審議会が上越西線(北越北線)を予定線に採択。 5月12日 - 鉄道敷設法第1条別表第55ノ3号により、予定路線に編入。
1964年(昭和39年) 4月22日 - 運輸大臣により、北越北線を調査線に指示。 9月28日 - 工事線に昇格、運輸大臣が路線の基本計画を定め、日本鉄道建設公団(鉄道公団)に対して工事実施計画の指示。
1968年(昭和43年) 3月28日 - 六日町 - 十日町間工事実施計画認可。 4月20日 - 六日町にて北越北線起工式挙行。
特急「サンダーバード」用の4000番台が、ダイヤ乱れなどの際に運用上の都合で681系の運用に入ることがあった。高速運転には対応しておらず最高速度は130 km/hとなるが、新幹線の接続に影響が出るほどの大幅な遅れにはならなかった。
JR西日本 681系0番台
JR西日本 683系4000番台
JR西日本 485系
JR東日本 485系
JR西日本 489系