函館本線
函館駅 - 長万部駅間を走るすべての気動車普通列車が函館運輸所所属の本形式で運転されている。また、札幌駅 - 旭川駅間の普通列車の一部にも使用されている。長万部駅 - 札幌駅間での運用はH100形への置き換えで消滅したほか、札幌駅 - 岩見沢駅間も苗穂運転所への入出庫を兼ねた下り1本(札幌発旭川行き)のみの運用となっている。
函館駅:青函航路(青函連絡船) - 1988年(昭和63年)3月13日廃止
五稜郭駅:函館市電...五稜郭駅前停留場 - 1978年(昭和53年)11月1日廃止
大沼駅(現在の大沼公園駅):大沼電鉄 - 1945年(昭和20年)1月31日廃止
銚子口駅:大沼電鉄...新銚子口駅 - 1952年(昭和27年)12月25日廃止
森駅:渡島海岸鉄道 - 1945年(昭和20年)1月25日廃止
国縫駅:瀬棚線 - 1987年(昭和62年)3月16日廃止
黒松内駅:寿都鉄道線 - 1972年(昭和47年)5月11日廃止許可
倶知安駅:胆振線 - 1986年(昭和61年)11月1日廃止
小沢駅: 岩内線 - 1985年7月1日廃止 岩内馬車鉄道 - 1912年5月11日廃止
余市駅:余市臨港軌道 - 1940年7月25日廃止
南小樽駅:手宮線(貨物線) - 1985年11月5日廃止
手稲駅:軽石軌道 - 1940年10月23日廃止
函館駅を中心に普通列車が運転されている。運行区間は函館駅 - 長万部駅間の直通列車のほか、区間列車が函館駅 → 七飯駅間、函館駅 - 新函館北斗駅間(はこだてライナー)、函館駅 - 大沼公園駅間、函館駅 - 森駅間、森駅 - 長万部駅間などに設定され、函館駅に近いほど列車の本数が多くなっている。また、函館駅 - 五稜郭駅間には毎時1本程度道南いさりび鉄道線の普通列車も乗り入れる。函館 - 新函館北斗間は毎時2本程度が確保される一方、森駅 - 長万部駅間は普通列車に限れば1日6往復のみの運転である。
2016年3月25日までは快速列車として長万部発函館行きで「アイリス」が上りのみ設定されていた(これは旧瀬棚線直通の急行「せたな」の後身でもある)。
「はこだてライナー」を除く全普通列車がワンマン運転となっている。
砂原支線では、線路の路盤が脆弱であるため、時期は不詳だが渡島沼尻駅 - 渡島砂原駅間で徐行運転が行われていた。しかし、2018年4月11日にJR北海道が実施した軌道検測の結果を踏まえて、同月4月24日以降は徐行運転区間を銚子口駅 - 掛澗駅間へと拡大された。
北海道最古の鉄道開業区間を含んでおり、以来本州との連絡をおもな目的として北海道における鉄道輸送の基幹を担ってきた。現在は、函館駅から旭川駅までの全区間を運行する列車はなく、函館駅 - 長万部駅間、長万部駅 - 小樽駅間、そして札幌駅を通る小樽駅 - 岩見沢駅間、岩見沢駅 - 旭川駅間の各区間でそれぞれ路線の性格が異なっている。長万部駅 - 小樽駅間以外では現在も道内の主要幹線としての使命を担っている。支線(別線)を含めた総営業キロは458.4 kmで、これは北海道で最長である。
函館駅 - 長万部駅間は函館市と札幌市を結ぶ特急列車や本州からの貨物列車(JR貨物による運行)のメインルートとなっている。現在、これらの優等・貨物列車は、長万部駅 - 白石駅間は室蘭本線・千歳線経由で運転している。
一方、長万部駅 - 小樽駅間はローカル線と化している。長万部駅から室蘭本線・千歳線を経て札幌方面に接続するルートを「海線」と通称するのに対して、函館本線のこの区間は「山線」と呼ばれており、通称としては「山線」の方が古くから存在する。かつては長万部駅 - 小樽駅 - 札幌駅間の山線にも多くの優等列車が往来し、昭和40年代まではC62形蒸気機関車の重連による牽引の急行列車など蒸気機関車が集結したことでもにぎわった。ただ小樽駅までが単線な上、急勾配・急曲線が連続する速度向上に不利な線形を抱えていた。対して、海線経由は30 km以上遠回りであるが、もともと線形も良く所要時間も短縮できるうえに比較的沿線人口にも恵まれていた。
貨物列車は、五稜郭駅 - 長万部駅間と札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行されている。函館駅 - 札幌駅間を直通する長距離旅客列車と同様に、長万部駅 - 札幌貨物ターミナル駅間は急勾配の続く「山線」を避け、距離は長いが線形の良い室蘭本線・千歳線を経由する。
五稜郭駅 - 札幌貨物ターミナル駅間には、コンテナ車のみで編成された定期の高速貨物列車が1日上下21本ずつ設定され、室蘭本線・千歳線とともに、本州と北海道を結ぶ幹線として機能している。なお、函館駅 - 長万部駅間の貨物駅は五稜郭駅のみで、貨物列車は運転停車を除き、途中駅には停車しない。
また五稜郭駅は青函トンネル用電気機関車EH800形が乗り入れるため、道内の貨物駅で唯一着発線が電化されている。新函館北斗駅 - 小樽駅・東室蘭駅間は非電化のため、すべての貨物列車は五稜郭駅(函館貨物駅)にて機関車交換を行う。五稜郭以北に営業運転の電気機関車は乗り入れず、海峡線・道南いさりび鉄道線を除いて道内を運行するすべての貨物列車はDF200形ディーゼル機関車が牽引する。五稜郭駅以外の電化区間上(東室蘭駅 - 沼ノ端駅 - 札幌駅間と小樽駅 - 北旭川駅間)にある道内各貨物駅は着発線を含めすべて非電化である。
12月27日:同日開催された北海道と沿線自治体(小樽市・余市町・仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)との長万部駅 - 小樽駅間の存廃を巡る協議会会合で、仁木町・共和町・倶知安町・長万部町が「同区間の廃止・バス転換」、余市町が「余市駅 - 小樽駅間の存続」、小樽市・ニセコ町・蘭越町・黒松内町が「判断を保留」をそれぞれ主張。
2022年(令和4年) 1月25日:黒松内町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。 1月28日:ニセコ町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。 2月2日:蘭越町が長万部駅 - 小樽駅間の全線バス転換を支持する意向を示す。 2月3日:沿線自治体(仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)が長万部駅 - 余市駅間の廃止・バス転換に合意。 3月12日:池田園駅、流山温泉駅、本石倉駅が廃止。銚子口駅、石谷駅が信号場に変更され、銚子口信号場、石谷信号場となる。 3月26日:沿線自治体(小樽市・余市町)が余市駅 - 小樽駅間の廃止・バス転換に合意。 3月27日:沿線自治体(小樽市・余市町・仁木町・共和町・倶知安町・ニセコ町・蘭越町・黒松内町・長万部町)と北海道の協議において長万部駅 - 小樽駅間の廃線・バス転換が決定。
2024年(令和6年)春:函館駅 - 新函館北斗駅間、岩見沢駅 - 旭川駅間でICカード「Kitaca」の利用が可能となる(予定)。
区間ごとの収支(営業収益、営業費用、営業損益)と営業係数は以下の通り。いずれも管理費を含めた金額である。▲はマイナスを意味する。なお、小樽駅 - 札幌駅 - 岩見沢駅間は、札幌圏各線と合わせたデータのみが公表されており、単独のデータは不明。