土讃線
佃 - 阿波池田とあるものは徳島線直通列車に使用。
2000系(特急「あしずり」)
2700系(特急):一部車両は土佐くろしお鉄道所有
1000形(全線)
1200形(佃 - 阿波池田)
1500形(佃 - 阿波池田)
キハ185系(徳島線特急・特急「四国まんなか千年ものがたり」「志国土佐 時代の夜明けのものがたり」)
キハ32形(高知 - 伊野)
キクハ32形(トロッコ列車)
9640形(後免 - 高知):土佐くろしお鉄道所有
高知市の近郊区間として、日中でも1時間に1 - 2本程度運転されている(ただし、土佐山田駅 - 後免駅間は夜間90分程度、高知駅 - 須崎駅間は夜間2時間前後それぞれ開く)。大部分の列車が高知駅で乗り換えになるほか、土佐山田駅・高知駅 - 伊野駅間の区間列車も設定されている。一部の列車は平日のみの運行である。土佐くろしお鉄道ごめん・なはり線の乗り入れる後免駅 - 高知駅間は運転密度が高くなる(日中で1時間2本程度)が単線のため交換待ちが多く、特急に比して所要時間のかかる列車が多い。昼間の列車は後免駅でごめん・なはり線に接続する列車もある。2019年3月16日の改正時点では高知発須崎行き最終列車は23時にあったが、2022年3月12日のダイヤ改正時点では高知発22時過ぎとなっている。
2012年3月17日のダイヤ改正で、須崎発高知行きの4時台の列車(新設)と、高知発土佐山田行きの23時台の列車(最終列車の時刻繰り下げによる)がそれぞれ設定された。なお、須崎発高知行きの4時台の列車は2020年3月14日のダイヤ改正で同列車の始発駅を伊野駅に変更したため、須崎始発時刻は5時台になった。高知発土佐山田行きの23時台の列車は2021年3月13日のダイヤ改正で廃止となった。
ほとんどの列車が1000形で運行されており、朝時間帯を中心にキハ32で運行する列車が少数設定されている。また、土佐くろしお鉄道9640形がごめん・なはり線からの直通列車を中心に運行されている。
2001年(平成13年)2月6日:16時58分ごろ。土佐久礼駅 - 影野駅間で起きた土砂崩れに、窪川行き普通列車が乗り上げ脱線する事故が発生。翌日夜に復旧する。
2005年(平成17年)4月1日:日本貨物鉄道の第二種鉄道事業(多度津駅 - 高知駅間)を廃止。
2008年(平成20年) 2月26日:薊野駅 - 高知駅 - 円行寺口駅間の4.1kmを高架化し、11箇所の踏切を廃止。高知駅に四国旅客鉄道初の自動改札機を設置。 3月15日:小村神社前駅が開業。
2009年(平成21年)5月23日:DE10形のプッシュプル運転「讃岐鉄道120周年記念号」を運行。「讃岐鉄道120周年記念号」として運行した、DE10形プッシュブルと、12系客車
2011年(平成23年)3月12日:ダイヤ改正により、ホーム嵩上げが完了した琴平駅 - 土佐山田駅間で1000形の運行を開始。
2014年(平成26年) 8月2日:台風12号による大雨の影響で琴平駅 - 窪川駅間が不通となる。 8月4日:琴平駅 - 阿波池田駅間が夜に運転再開。 8月5日:土佐山田駅 - 窪川駅間が運転再開。 8月7日:阿波池田駅 - 大歩危駅間が運転再開。大歩危駅 - 土佐山田駅間で護岸洗掘、土砂流入、築堤崩壊などの被害判明。 8月8日:台風11号による大雨のため須崎駅 - 窪川駅間が運転見合わせ。
6000系(多度津 - 琴平)
7000系(多度津 - 琴平)
7200系(多度津 - 琴平)
285系(多度津 - 琴平):JR西日本・JR東海所有。寝台特急「サンライズ瀬戸」の臨時の延長運転時に使用される。
2017年4月1日から、多度津駅・琴平駅 - 大歩危駅間で観光列車「四国まんなか千年ものがたり」が運行されている。伊予灘沿いの区間を走る予讃線(愛ある伊予灘線)の観光列車「伊予灘ものがたり」に対し、土讃線の観光列車は山と川をテーマとしている。
キハ185系気動車の改造車3両編成を使用し、土休日を中心に年間120日程度運行している。午前に運行する下り列車は「そらの郷紀行」、午後の上り列車は「しあわせの郷紀行」の愛称が付けられている。
D51形:四国唯一の導入路線。1960年代初期に撤退
DF50形:1985年で運行終了