播但線
播但線向けにワンマン設備などを備えた網干総合車両所所属の103系3500番台で運用される。編成記号は「BH」で、BH1編成からBH9編成までの9編成が在籍している。全編成にATS-Pが設置済。基本的に2両編成で運行されるが、ラッシュ時は4両編成に増結して運行されている。
1992年(平成4年)3月14日以降は、客車置き換え用として北陸地区より転属したキハ58系初期型を改造したキハ58系5500番台車(オールロングシート改造車)が投入された。5500番車のロングシートは1本が両端デッキ部を除く約17mにもおよぶ長さが特徴であった。導入当初は、元線区仕様のカラーリングのままであったため注目を集めていたが、順次播但線カラーに変更された。
このほかに、特急「はまかぜ」はキハ80系(1982年6月30日まで)、キハ181系(1982年7月1日から2010年11月6日まで)を使用し、1996年3月15日まで運行されていた急行「但馬」用にキハ58系も運用されていた。
電化以前は優等列車を除いて基本的に姫新線と共通の運用であり、車両についても同じ運用であった。また、姫路駅で山陽本線(JR神戸線)に接続しているが、機関車などは福知山機関区の所属機を使用することが多かった。
電化後も113系電車が2006年11月3日から2007年3月17日まで使用されていた。このとき両端先頭車のドアは押しボタン式の半自動、それ以外の車両のドアは手動扱いであった。
キハ58系5500番台車
キハ181系「はまかぜ」(2009年8月15日 竹田駅 - 和田山駅間)
気動車は特急「はまかぜ」用のキハ189系を除いて寺前駅 - 和田山駅間の非電化区間で使用されている。