大船渡線
1992年(平成4年)3月14日からワンマン運転を行っている。2013年(平成25年)3月16日のダイヤ改正で快速「スーパードラゴン」が廃止されて定期列車は全て各駅停車となり、2022年(令和4年)3月12日からは全定期列車がワンマン列車となった。
現行ダイヤでは他線との直通運転はなく、上りの初列車が千厩駅発であるほかは、いずれも一ノ関駅 - 気仙沼駅間の運転で、終日にわたり1 - 2時間に1本の運行となっている。ダイヤ上、気仙沼駅における列車と気仙沼線・大船渡線BRTとの接続は特に考慮されていない。
2011年(平成23年)の東日本大震災以前には、気仙沼駅 - 盛駅間で観光シーズンなどに三陸海岸に沿って仙台駅 - 八戸駅間を縦貫する臨時列車「リアス・シーライナー」が気仙沼線・三陸鉄道南リアス線方面から直通運転されていた。
2012年(平成24年)12月22日から一ノ関駅 - 気仙沼駅間で、キハ100形気動車2両を改造して内外装にポケットモンスターのキャラクターを装飾したPOKÉMON with YOU トレインによる臨時快速「ポケモントレイン気仙沼号」が土休日や春・夏休みなどを中心に運行されている。
線路(全線単線) ... ◇・∨・∧:列車交換可、|:列車交換不可
2022年度の時点で、JR東日本自社による乗車人員集計の対象駅は、一ノ関駅・千厩駅・気仙沼駅である。それ以外の駅は完全な無人駅(年度途中に無人となった駅を含む)のため集計対象から外されている。なお、気仙沼駅は別途BRTの乗車人員が集計・公表されている。