八戸線
2018年3月16日までは、青い森鉄道線三戸始発の直通列車が2本設定されていたが、2018年のダイヤ改正で同線との直通運転は廃止され、すべての列車が線内完結での運転となった。この列車は、2017年3月3日まではいわて銀河鉄道線小鳥谷始発としていたが、翌4日のダイヤ改正で三戸始発に短縮された。
かつては、上記の2本の他に、当線と東北本線(現在のいわて銀河鉄道線・青い森鉄道線)を直通する列車が多数設定されており、国鉄時代の1970 - 1980年代前半には、優等列車として、青森駅直通の急行「なつどまり」、青森駅経由で五能線と直通し青森県の縁を回る急行「深浦」が運行されていた。民営化後の1990年代前後には東北本線一戸・二戸・三戸・三沢・野辺地方面直通の普通列車が多数設定されていたが、1996年の東北本線盛岡以北区間への701系電車投入に伴い当線のディーゼル気動車列車の東北本線乗り入れは限定的となり、東北本線(当時)盛岡方面から当線に直通する前述の朝の下り列車2本を除き解消されている。2016年までは津軽線(蟹田駅 - 三厩駅間の非電化区間)と八戸運輸区の車両を共用していたため、八戸駅 - 青森駅間のキハ40系による気動車列車自体は残存した。
また、1984年に久慈駅から南方に延びる国鉄久慈線が三陸鉄道へ転換され北リアス線となる以前は1日3本程度が久慈線直通で普代駅まで運転されていた。
2009年(平成21年)7月25日・26日 八戸駅 - 久慈駅間で臨時快速「風っこシーガル号」運転(久慈行きは「風っこシーガル久慈」、八戸行きは「風っこシーガル八戸」として運転)。
2010年(平成22年)3月27日・28日 八戸駅 - 久慈駅間で、リゾートしらかみ橅(ブナ)編成車両による臨時快速「八戸線全通80周年記念号」運転。
2013年(平成25年)10月19日 レストラン列車「TOHOKU EMOTION(東北エモーション)」を運転開始。
2015年(平成27年)7月1日 夏季の臨時列車として大湊線の臨時快速「はまなすベイライン」を鮫駅 - 八戸駅 - 大湊駅間に延長して運行開始。久々のキハ40系(元「ジョイフルトレインうみねこ」のキハ48形リクライニング車)を使用した快速列車。
2021年(令和3年) 1月22日 JR東労組盛岡地本八戸運輸区分会の提言により、4月25日から毎週日曜日限定で臨時快速「館鼻岸壁朝市号」の運転が発表される。 3月2日 4月25日から運転開始予定の臨時快速「館鼻岸壁朝市号」の停車駅が改められ、臨時普通列車として運転することが発表される。 4月25日 毎週日曜日限定運行として、八戸駅 - 鮫駅間で臨時普通列車「館鼻岸壁朝市号」を運転開始。 7月4日 臨時普通列車「館鼻岸壁朝市号」を臨時快速列車へ格上げ。
2022年(令和4年)7月30日・31日 北東北三県大型観光キャンペーン「ドキドキ、キタキタ 北東北」の一環として団体臨時列車「風っこ やませ号」が八戸駅 - 久慈駅間で運転。