仙山トンネル
蒸気機関車の煤煙被害を避ける目的で、トンネル内および山間部は開通当初からこの区間を含む作並駅 - 山寺駅間が電化された。当初は直流電化であったが、1955年(昭和30年)に陸前落合駅 - 熊ヶ根駅間を日本初の交流電化とし、各種の試験が実施された後、1968年(昭和43年)に直流電化であった作並駅 - 山形駅間も交流電化に変更され、全線が交流電化となった。
トンネル内はレール温度の変化が少ないことなどから、開通当初より営業路線としては日本初となるロングレールが4.2 kmにわたり敷設されていた。また、本トンネルが矮小であることから剛体架線が採用されており、離線防止のため通過電車の最高速度は85 km/hに設定されている。電車では約4分で通過出来る。
トンネル内の山形県側に近いエリアに面白山信号場が設けられており、トンネル内で列車交換をする場合もある。トンネルの前後は険しい谷間で、どちらの入口付近もカーブ及び急坂で、ギリギリ上れる地点まで高度を稼いでいるのが特徴である。
2014年、「仙山線鉄道施設群」の一部として土木学会選奨土木遺産に登録された。仙山線鉄道施設群には第二広瀬川橋梁、新川川橋梁、荒沢川橋梁と、作並駅・山寺駅の各転車台、作並機関区、奥新川変電所、仙山隧道と同信号所、交流電化発祥地記念碑が含まれる。