左沢線
1921年(大正10年)に軽便鉄道法を準用し左沢軽便線(あてらざわけいべんせん)として山形 - 羽前長崎間が開業し、1922年(大正11年)に左沢までの全線が開通した。
改正鉄道敷設法では、左沢から長井線(現在の山形鉄道フラワー長井線)の荒砥を結ぶ延長線(左荒線・さこうせん)(同法別表第25号)及び奥羽本線の楯岡(現在の村山)と寒河江を結ぶ分岐線(寒楯線・かんだてせん)(同法別表第24号)が計画されたが、いずれも実現しなかった。
また、羽前高松からは山形交通三山線(三山電気鉄道)が分岐していたが、1974年(昭和49年)に廃止されている。
1921年(大正10年) 7月20日 山形 - 羽前長崎間 (12.9km) が左沢軽便線として開業、北山形・羽前山辺・羽前長崎の各駅を新設。 12月11日 羽前長崎 - 寒河江間 (4.4km) を延伸開業、寒河江駅を新設。
1922年(大正11年) 4月23日 寒河江 - 左沢間 (8.9km) を延伸開業し全通、羽前高松・左沢の各駅を新設。 9月2日 山形 - 左沢間を左沢線と改称。
1927年(昭和2年)9月11日 北山形駅に奥羽本線の列車停車開始(この日から山形 - 北山形間の重複が発生)。
1951年(昭和26年)12月25日 東金井・羽前金沢・南寒河江・西寒河江・柴橋の各駅を新設。気動車投入を機会としたフリークエントサービス目的で、既存駅の中間に新駅を追加、駅数が倍増した。
1982年(昭和57年) 3月2日 CTC試使用開始、北山形駅にCTCセンター設置。 3月8日 CTC本使用開始。快速列車運行開始。