肥薩おれんじ鉄道線
2016年4月7日よりクルーズトレイン「ななつ星 in 九州」の乗り入れが開始された。毎週木曜日のみの運行。肥薩おれんじ鉄道線内の停車駅は薩摩高城駅と水俣駅で、薩摩高城駅では海岸散策を行い、水俣駅では夕食を摂るため両駅とも長時間停車する。このほか、阿久根駅、牛ノ浜駅、出水駅、肥後二見駅などで列車交換のための運転停車を行う。
しかし、同年4月14日と16日に発生した熊本地震の影響で14日運行分は肥後二見駅で運転打ち切りとなり、震災以降の列車も4月運行分は全て運休となり、5月6日まで運休となった。5月7日より運行を再開したが地震の影響で豊肥本線が長期間不通となり、阿蘇・竹田散策から柳川散策に変更となったため、8月末までは本来の毎週木曜日の夕方から夜間のダイヤから毎週金曜日の早朝から朝の暫定ダイヤで運行され、停車駅は川内駅、牛ノ浜駅、出水駅、水俣駅、佐敷駅、上田浦駅、八代駅で、牛ノ浜駅と水俣駅で長時間停車を行った。
列車編成が長いため、川内駅と八代駅ではJR鹿児島本線ホームとおれんじ鉄道ホームを跨ぐように停車し、おれんじ鉄道線内の停車駅もJR時代に使用されたホームまでほぼ全て使用する形で停車していた(牛ノ浜駅や出水駅、上田浦駅など一部の駅ではホームからはみ出して停車する駅もあった)。
全区間が交流電化されているが、交流対応車両が高価なこともあり、自社車両による旅客列車は以下の気動車を使用して運行している。
HSOR-100形
HSOR-150形 - イベント列車用
鹿児島本線だったころの普通列車は475系や717系などの電車で運転されていた。肥薩おれんじ鉄道は電車を所有していないことと、鹿児島本線からのJRの電車による直通普通列車がないことから817系や815系などは乗り入れない。
このほか、「ななつ星 in 九州」には肥薩おれんじ鉄道線を経由するコースが設定され、専用のディーゼル機関車DF200-7000と77系客車が当路線を走行していた。
また、2020年10月16日より運行を開始し、同年11月19日から肥薩おれんじ鉄道線でも運行を開始したD&S列車「36ぷらす3」で、787系電車が当路線を走行している。
営業用車両以外では検測用として、JR九州DE10形+マヤ34形、JR西日本クモヤ443系、同キヤ141系 の入線実績がある。