仙山線
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。
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。
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往復もこの2駅の通過列車に追加して実施される。2023年のダイヤ改正から、時期を問わず早朝1往復・深夜1.5往復が2駅を通過することになった。