山口線
新山口駅 - 山口駅間の列車のうち、2005年4月1日から朝1往復と夜2往復が、2007年7月1日からは山口市が宮野駅で1年間行うパーク・アンド・ライドの実証実験にあわせて朝2往復と夕方の1往復が、山口駅 → 宮野駅間を毎日運転する臨時列車として延長運転されていたが、2008年3月15日のダイヤ改正でこれらは定期列車に変更された。
全線でワンマン運転を実施している。ワンマン運転時には無人駅ならびに有人駅の営業時間外では、1両目のドアのみ開けて車内で運賃収受を行う(宮野駅は無人駅だが有人駅と同様の精算方法をしている)ほか、一部の列車は全てのドアを開けて駅で運賃収受を行う。2022年3月12日より、従来から全ての普通列車がワンマン運転となっていた宮野駅 - 津和野駅 - 益田駅間に加え、宮野駅 - 新山口駅間でも全ての普通・快速列車がワンマン運転となった。なお、ワンマン列車でも運転扱いを行わず、特別改札や乗客への案内を行う添乗員が乗務する場合がある。
並行する公共交通機関としては、新山口駅 - 宮野駅間・湯田温泉駅付近 - 三谷駅間および三谷駅 - 津和野駅間で防長交通の路線バスが、湯田温泉駅 - 宮野駅付近で中国ジェイアールバス防長線が、津和野駅 - 益田駅間および、石見横田駅 - 益田駅間では並行して石見交通の路線バスがそれぞれ運行されている。ただし、宮野駅以北では一日の本数は僅少である。
普通列車のほか、特急列車が運転されている。