しなの鉄道北しなの線
定期列車は1時間あたり1 - 2本程度運行されている。運行本数は長野駅 - 妙高高原駅間の全線で16往復(後述のしなの鉄道線への直通列車を含む。)、長野駅 - 豊野駅間の区間運転が下り2本・上り3本(2往復は平日のみ運転)、豊野駅 - 妙高高原駅間の区間運転が下り1本設定されており、いずれも各駅に停車する普通列車として運行されている。妙高高原駅発着列車の一部は長野駅で列車番号を変え、JR信越本線を経由してしなの鉄道線まで直通運転する。軽井沢駅発着が1往復、小諸駅発が下り1本、上田駅行きが上り2本(うち1本は土休日のみ長野駅 - 上田駅間運休)設定され、一部はしなの鉄道線・JR信越本線内で快速列車になる。このほか、小諸駅発豊野駅行きの列車が1本設定されている。また、長野駅 - 豊野駅間では北しなの線の列車に加え、JR飯山線直通の普通列車が15往復運行されている。飯山線直通列車については、しなの鉄道がJR東日本長野支社長野総合運輸区に運行業務を委託している。
2020年3月14日から土休日にしなの鉄道線軽井沢駅発着の快速「軽井沢リゾート号」が運行を開始し、1往復が妙高高原駅まで乗り入れている。なお、2021年3月時点で飯山線直通列車を含めて北しなの線を快速運転している定期列車はこの列車のみである。
しなの鉄道の列車運行基本単位は2両または3両編成となっており、全線でワンマン運転(着駅精算方式)を実施している。運用方法はしなの鉄道線と同様で、運転士はドアの開閉や自動放送の操作等を行うのみで、運賃は着駅での精算となる。