羽越本線
新津駅 - 新発田駅間は、朝・夕にE129系電車が1往復ずつ使用される以外はすべて気動車での運用となっている(1987年4月1日時点では、電車運行の比率が高かった。)。1 - 3時間に1本程度の運行で一部の列車が1991年11月1日から新津運輸区のキハ110系気動車によりワンマン運転されている。この区間内完結の列車の他、村上駅以北や米坂線で使用する新津運輸区の気動車の出入庫を兼ねた列車があり、2022年3月改正時点では、新津駅 - 酒田駅間で1日2往復、新津駅 - 鼠ケ関駅間で1日1往復と、夕方の新津発米坂線直通米沢行き1本が設定されている。2004年10月16日に大都市近郊区間として新潟近郊区間に設定され、2008年3月15日からはSuicaのサービスも開始されたが、この区間のダイヤは主に沿線在住の高校生の通学需要に特化しているという側面もあって運行本数は少なく、さながらローカル線といった感がある。
加治川仮乗降場:1962年8月1日廃止、新発田駅 - 加治駅間
新川信号場:1966年9月20日廃止、中条駅 - 平木田駅間
矢引信号場:1967年10月17日廃止、三瀬駅 - 羽前水沢駅間
羽越本線の建設は、おおむね県ごとの3区間に分かれて行われた。
新潟県内は、信越線の支線として開業した新津 - 新発田間を村上線に編入して北へ延長する形で、山形県内は、新庄から酒田に向かって延長されてきた酒田線(1917年に陸羽西線(りくうさいせん)と改称)を南北にそれぞれ延長する形で、秋田県内は秋田から羽越北線(うえつほくせん)を南に延長する形で建設が進められ、1924年に各県境区間が接続して全通、羽越線と改称し、1925年に支線(赤谷線)の開業に伴って羽越本線と改称された。
羽後岩谷・折渡間には石油層という軟弱な地盤を掘削するため1917年に日本初のシールド工法を利用して建設された折渡トンネルがある(現在の下り線に採用されたが思うような結果が出ず、工事の途中で従来の工法に戻されたようである)。
太平洋戦争中は、日本海岸を縦貫する幹線ルートの一部として輸送力増強の要請から信号場が数多く追設され、戦後も部分的にではあるが複線化が行われている(当初は新発田 - 秋田を複線化する予定であったが、財務状況の悪化と輸送量の減少により中断された結果である)。海岸線を走るという特徴のため、従来線(単線)に増設して複線にしただけでなく、内陸に複線の新線を建設し従来線を廃止するといった手段も取られた。このため村上・三瀬間には旧線の遺構が数多く見られる。また、一部には建設途中で中止されたと思われる未成線もある。1972年には全線が電化されている。
2022年7月28日、JR東日本は利用者の少ない輸送密度2,000人未満の地方在来線区間別収支を発表し、本路線の村上駅 - 鶴岡駅間の赤字額が49億900万円と、同社管内でも極めて大きな額になっていることを明らかにした。
E653系(新潟車両センター所属):2013年9月28日から特急「いなほ」で運用開始、2014年7月12日に定期列車の置き換えを完了。なお、2014年7月12日から2021年3月12日までの間は、快速「らくらくトレイン村上」とその折り返しの快速列車でも運用されていた。
羽越本線を走行する特急「いなほ」E653系 東酒田駅付近
E129系(新潟車両センター所属):2014年12月6日に新発田駅 - 村上駅間で、2016年7月に新津駅 - 新発田駅間で運用開始した。以後順次投入され115系を置き換えた。 701系(秋田総合車両センター南秋田センター所属):鶴岡駅 - 秋田駅間で運用される。
701系 酒田駅