磐越西線
ED77形 東北地方の亜幹線向けに開発され、郡山駅 - 喜多方駅間の電化時に投入された。その後の他線区への導入はなく、結果的に本路線のみの投入・運用となった。全車とも福島機関区に配置され、会津若松運転区に常駐して運用された。 磐越西線の軌道強化によってED75形が走行可能となったことで1993年までに運用を終了し全車廃車・廃形式となった。
ED75形 先述の軌道強化により入線が可能となった。なお、1998年の電化区間の貨物列車廃止後も事業用列車などで入線している。
東日本大震災時、磐越西線経由で運転された燃料輸送列車が、雪で立ち往生したものの無事に燃料を届けることができたという実話に基づく絵本『はしれ ディーゼルきかんしゃデーデ』が童心社から出版されている。第7回住田物流奨励賞特別賞受賞作品。
3月26日:全線で運転再開。「あいづライナー」については4月29日より運転再開。 4月7日:東北地方太平洋沖地震の余震発生により郡山駅 - 会津若松駅間が再び不通となる。 4月9日:全線で運転再開。 4月16日:東北本線復旧により、DD51形重連による臨時石油輸送を終了。石油輸送列車は、翌17日から東北本線経由で運転開始。 7月14日:徳沢駅構内で西川トンネル上部からの落石による脱線事故発生。翌日復旧。 7月30日:新潟・福島を襲った豪雨により豊実駅 - 日出谷駅間、三川駅 - 咲花駅間の路盤が流出。喜多方駅 - 馬下駅間が不通となる。 8月6日:午後より喜多方駅 - 野沢駅間が復旧。 8月21日:夜より野沢駅 - 津川駅間が復旧。代行バスは津川駅 - 五泉駅間で運転。 10月14日:午後より津川駅 - 馬下駅間が復旧し、全線で運転再開となる。
2014年(平成26年) 4月1日:郡山駅 - 喜多方駅間が新設の仙台近郊区間となり、同区間の一部駅(磐梯熱海駅・猪苗代駅・会津若松駅・喜多方駅)でICカード乗車券「Suica」の一部サービスが利用可能になる。 7月9日:台風8号の豪雨により喜多方駅 - 馬下駅間で不通となる。 7月10日:津川駅 - 馬下駅間が運転再開。 7月11日:山都駅 - 津川駅間が昼に復旧。 7月12日:喜多方駅 - 山都駅・津川駅間で代行バス運転開始。 8月8日:13時頃より喜多方駅 - 山都駅が復旧し、全線で運転再開。
2015年(平成27年)3月14日:ダイヤ改正で快速「あいづライナー」が定期運転終了。改正後は無愛称の快速となり719系で運用。
2006年に兄弟デュオである狩人の曲として『磐越西線』が発表された。作曲・市川昭介、作詞・木下龍太郎。歌詞には磐梯山、猪苗代湖など沿線(電化区間)の情景が織り込まれている 2023年7月5日に、演歌歌手の梅谷心愛のデビュー曲『磐越西線ひとり』が発売された。(作詞:石原信一、作曲:弦哲也、編曲:猪股義周)福島県側(電化区間)の情景が織り込まれている。
719系700番台 仙台車両センター所属。土休日を中心に観光列車「フルーティアふくしま」として運行される。
E721系0番台 仙台車両センター所属。郡山駅 - 会津若松駅間で運用される。「フルーティアふくしま」以外の全ての運用を担う。なお、磐越西線専用のあかべぇ塗装は本系列では採用されず、東北本線と同じ緑と赤の帯色となっている。
観光列車として蒸気機関車C57 180牽引の快速「SLばんえつ物語」が会津若松駅 - 新津駅間において4月 - 11月の土曜・休日を中心に半定期的に運転されている。
2003年10月4日からは、土休日に会津若松駅 - 喜多方駅間にて、会津鉄道の車両を使用する快速「AIZUマウントエクスプレス」の延長運転が実施されている。なお、2022年3月12日以降は「AIZUマウントエクスプレス」の減便に伴い、同列車の延長運転は下りのみとなり、上りは代わりに折り返しの会津田島行き普通列車が延長運転を行う(磐越西線内は従来通り塩川駅のみ停車)。
快速列車は上野からの急行列車「ばんだい」の区間短縮、格下げにより1984年(昭和59年)2月1日から運転を開始した。その後、後述の特急「あいづ」などを吸収し、2022年3月12日改正時点で7往復が運転されている。なお、「ばんだい」の愛称は2004年10月15日まで郡山駅 - 会津若松駅・喜多方駅間運転の快速列車の愛称として使われた。
2015年から2018年秋までの土曜・休日などには、快速列車の一部が観光列車「フルーティアふくしま」を連結して運転することがあった。2017年3月4日改正以降、多客時を除き719系電車を使用するのはこれらの快速列車のみであった。
2020年3月14日のダイヤ改正より、7往復のうち3往復が指定席を設定した快速「あいづ」として運行されている。一部にリクライニングシートの指定席区画を設けたE721系4両編成(あいづ2号・5号は2両編成/リクライニングシート設置はP-12編成)が使用されている。