越後線
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、有人駅(越後曽根駅)および自動改札のある駅(柏崎駅・吉田駅・巻駅・内野駅 - 新潟駅間各駅)では全てのドアが開く全車扱い(内野駅 - 新潟駅間は駅で運賃収受を行う都市型ワンマン扱い)となるが、無人駅(柏崎駅・吉田駅・巻駅・越後曽根駅・内野駅 - 新潟駅間以外の駅)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。
柏崎から西山丘陵を越えて弥彦山脈東麓沿いに越後平野を通り新潟とを結ぶ路線である。普通列車のみが運行されている。
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」に含まれており、吉田駅 - 新潟駅間の全駅および柏崎駅がIC乗車カード「Suica」の新潟エリアに含まれている。吉田駅 - 新潟駅間は新潟都市圏近郊の通勤路線となっている。内野西が丘駅 - 新潟駅間は宅地化された丘陵地帯等を走っており、住宅地が途切れることがない。
柏崎駅 - 吉田駅間の一部区間の架線には、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ており、最高速度が85km/hに制限されている。これは電化された1984年当時の国鉄が慢性的赤字のためコストダウンを強いられたからである。なお、吉田駅で越後線と接続する弥彦線も直接吊架式による電化である。
内野駅 - 信濃川分水路橋梁間は新潟市西区坂井輪地区中部の砂丘地の南麓中腹部分を経由しており、地盤が軟弱になっている箇所が点在する。そのため1964年の新潟地震や1998年の8.4水害などの大規模自然災害の際には路盤の一部が流出した。
115系 - 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系に置き換わった。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
なお電化以前はキハ35系、キハ45系、キハ55系、キハ58系などの気動車やDD51形ディーゼル機関車牽引による50系客車の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、のちに全列車が電車化された。