奥羽本線
普通列車には秋田総合車両センター南秋田センターに所属する701系0・100番台が全区間で使用されるほか、新庄駅 - 真室川駅間の一部の区間列車に陸羽東線・陸羽西線の間合い運用としてキハ110系気動車(小牛田運輸区所属)、秋田駅 - 追分駅間で男鹿線直通列車にEV-E801系蓄電池電車、秋田駅 - 東能代駅間・弘前駅 - 青森駅間で五能線直通列車や五能線・津軽線への送り込み運用としてGV-E400系気動車、秋田駅 - 東能代駅間・弘前駅 - 青森駅間で五能線直通の臨時快速列車「リゾートしらかみ」にHB-E300系気動車が使用される。
秋田新幹線「こまち」が田沢湖線との直通で運行される区間。もともとは複線だったが、秋田新幹線開業時に1線が標準軌に改軌された結果、標準軌線と狭軌線のそれぞれ単線が並べて敷設されている単線並列になっている。一部区間は三線軌条化されているが、2線の一方が「標準軌のみ」で他方が「標準軌+狭軌」である。
2023年3月現在の定期ダイヤでは、標準軌線は「こまち」以外には田沢湖線用の701系5000番台が出入庫のために通行し、狭軌線は後述の普通・快速列車が通行する。一部列車はワンマン運転を行っている。新幹線が運行される区間(新在直通区間)であるが、新幹線車両と在来線車両で利用ホームや線路が分けられていることもあり、「山形線」のような路線愛称はついていない。
普通列車は1時間に1本程度が運行されており、朝に湯沢発秋田行きの快速列車が1本のみ運行されている。この快速は2002年11月30日まで秋田駅 - 湯沢駅 - 新庄駅間で設定されていた快速「かまくら」のうち最速達列車(「かまくら」1号)のダイヤを引き継いだものである。