羽越本線
1914年(大正3年)12月24日:酒田線余目駅 - 酒田駅間 (12.2km) が延伸開業。砂越駅・酒田駅が開業。
1915年(大正4年)4月25日:酒田駅 - 最上川駅間 (2.7km) の貨物支線が開業。(荷貨)最上川駅(現在の酒田港駅)が開業。
1917年(大正6年)11月1日:新庄駅 - 酒田駅間と貨物支線酒田駅 - 最上川駅間が陸羽西線に改称。
1919年(大正8年)12月5日:酒田駅 - 遊佐駅間 (12.2km) が延伸開業。本楯駅・遊佐駅が開業。
1920年(大正9年) 1月12日:高屋信号所が開設。 7月20日:遊佐駅 - 吹浦間 (7.0km) が延伸開業。吹浦駅が開業。
1921年(大正10年) 10月:新屋駅 - 羽後亀田駅間で飛砂防止林(クロマツ、ニセアカシア)の植林が始まる。 11月15日:吹浦駅 - 象潟駅間 (17.3km) が延伸開業。小砂川駅・象潟駅が開業。
1922年(大正11年) 6月30日:象潟駅 - 羽後本荘駅間 (25.5km) が延伸開業。金浦駅・羽後平沢駅(現在の仁賀保駅)・西目駅・羽後本荘駅が開業。 10月16日:羽後本荘駅 - 羽後岩谷駅間 (7.1km) が延伸開業。羽後岩谷駅が開業。
新発田駅 - 村上駅間は、先述の3.5往復の列車が新津駅発着となるのを除けば、新潟駅から白新線と一体の運転系統として運行されている。通勤・通学と都市間輸送以外に上越新幹線との乗継需要も多いことなどから、白新線直通列車は1時間に1本(ただし2時間前後開く時間帯あり)程度が運行されている。新潟駅直通列車の車両は、米坂線直通の快速「べにばな」を除きすべて電車で、新潟車両センターのE129系電車が使用される。E129系(2015年3月まではE127系)を使用する新潟駅 - 村上駅間の日中の1往復では1995年12月1日から、米坂線直通の快速「べにばな」では車両がキハE120形やキハ110系気動車に置き換えられた2009年3月14日からそれぞれワンマン運転が行われている。白新線直通列車は朝夕に新潟駅からさらに越後線(最遠で吉田駅発着)・信越本線(最遠で長岡駅発着)に直通する列車も設定されている。
1924年(大正13年)7月31日 村上駅 - 鼠ケ関駅間 (41.6km) が延伸開業。村上線を羽越線に編入して新津駅 - 秋田駅間・酒田駅 - 最上川駅間が羽越線として全通。間島駅・越後早川駅・桑川駅・越後寒川駅・勝木駅・府屋駅が開業。
1925年(大正14年)11月20日:支線である赤谷線の開業に伴い羽越本線に改称。
1926年(大正15年)9月5日:羽前水沢駅が開業。
1934年(昭和9年)4月6日:加治川仮乗降場が開業。
1941年(昭和16年)2月1日:最上川駅が酒田港駅に改称。
1943年(昭和18年)9月30日:京ケ瀬信号場が開設。
1944年(昭和19年) 3月31日:東酒田信号場が開設。 5月31日:中浦信号場が開設。 6月1日:南余目信号場が開設。 7月1日:今川信号場が開設。 9月28日:神山信号場が開設。 10月1日:小波渡信号場・北余目(初代)信号場が開設。 12月11日:小岩川信号場が開設。
1949年(昭和24年)7月11日:北余目信号場(初代)が廃止。
1950年(昭和25年) 月日不明:平林仮乗降場が開業。 2月1日:小岩川信号場・小波渡信号場が駅に変更され小岩川駅・小波渡駅が開業。 3月15日:南余目信号場が改称のうえ駅に変更され西袋駅が開業。 9月1日:天王新田駅が月岡駅に改称。
1951年(昭和26年)4月1日?:鳥海駅・上浜の両仮乗降場が開業。
1952年(昭和27年) 1月16日:鳥海仮乗降場が改称のうえ駅に変更され南鳥海駅が開業。 3月1日:上浜仮乗降場が駅に変更され上浜駅が開業。
上越新幹線に接続する特急「いなほ」が新潟駅 - 酒田駅・秋田駅間で運転されている。夜行列車は運転を終了している。
2001年3月2日までは大阪駅と青森駅を直通で結ぶ特急「白鳥」も運転されており、当該列車の廃止以降は特急「いなほ」の一部が新潟駅 - 青森駅間で運転されていた。しかし、短・中距離利用者が主体となり長距離を乗り通す利用者が激減したこともあり、2010年12月4日に東北新幹線が新青森駅まで延長された際、「いなほ」と「つがる」に系統が分けられた。
また夜行列車については、2012年3月17日のダイヤ改正で大阪駅 - 青森駅間で毎日運転されていた寝台特急「日本海」が、2014年3月15日のダイヤ改正で上野駅 - 青森駅間で毎日運転されていた寝台特急「あけぼの」が、それぞれ多客期のみに運転される臨時列車に変更された。関西と東北の日本海側を結んでいた「日本海」については2013年3月に、さらに北海道とを結んでいた大阪駅 - 札幌駅間の臨時寝台特急「トワイライトエクスプレス」(ただし羽越線内の停車駅は新津駅のみ)は2015年3月を最後に運転を終了している。
特急「いなほ」:新潟駅 - 酒田駅・秋田駅間
7の地震(山形県沖地震)が発生、震源地に近い場所を走行中の新潟発酒田行き特急「いなほ」13号が今川駅 - 越後寒川駅間で、後続の新津発鼠ケ関行き普通列車が桑川駅 - 今川駅間で緊急停止。津波注意報が発表されたため、いずれの車両の乗員乗客とも付近の高台に避難した。人的被害はなかったものの、三瀬駅でホームの一部が崩落して線路側に傾き列車と接触する危険性と、架線にもずれが見られたことも重なり、村上駅 - 酒田駅間で運転見合わせとなった。20日の始発から運転を再開した。 9月29日:快速「きらきらうえつ」が定期運行を終了。 10月5日:観光列車「海里」運行開始。 11月1日:ドップラー・レーダーを用いた突風に対する列車運転規制区間が今川駅 - 西目駅間に拡大。
2020年(令和2年)11月1日:突風に対する列車運転規制がドップラー・レーダーに加え人工知能を用いた突風探知手法による規制となり、区間が今川駅 - 羽後本荘駅間に拡大。
2022年(令和4年) 3月12日:ダイヤ改正で普通列車のワンマン運転区間が村上駅 - 鶴岡駅間に拡大され、ほとんどの列車がワンマン運転になり、車両がGV-E400系に統一された。 5月14日:地域高規格道路「新庄酒田道路」を構成する「高屋道路」の工事のため余目駅 - 酒田駅間の陸羽西線直通列車が運休となり余目駅 - 酒田駅間で陸羽西線直通列車分のバス代行輸送を開始。
2023年(令和5年)5月27日:秋田駅 - 新屋駅においてICカード「Suica」の利用が可能となる。