根室本線
旭川駅 - 釧路駅間が全通し、釧路線(くしろせん)となった。
1913年(大正2年)11月10日に、滝川駅 - 下富良野駅(現在の富良野駅)間の新線が開業し、起点を旭川駅から滝川駅に変更。線路名称は釧路本線(くしろほんせん)となり、旭川駅 - 富良野駅間は富良野線(ふらのせん)として分離した。
以後は、釧路駅以東への延伸が行われ、1917年(大正6年)12月1日に厚岸駅、1919年(大正8年)11月25日に厚床駅、1920年(大正9年)11月10日に西和田駅、1921年(大正10年)8月5日に根室駅まで延伸して全通。同時に線路名称を根室本線に改めた。
以来、道央と道東を結ぶ主要幹線としての地位を保っているが、1966年(昭和41年)10月1日に落合駅 - 新得駅間の狩勝峠の区間を新線に切り替え、1981年(昭和56年)10月1日には短絡ルートとなる石勝線の開業により、道央と十勝・釧路を結ぶほとんどの列車運転系統が従来の滝川駅経由から石勝線経由に変更され、大幅な到達時間の短縮が図られた。この変更により、根室本線においては新狩勝トンネル以北を通過する優等列車はほとんどなくなった。さらに1994年(平成6年)1月20日には、釧路市と帯広市の出資による「道東高速鉄道開発」(本社:札幌市、現在の北海道高速鉄道開発の前身)が設立され、石勝線とともに根室本線の新狩勝トンネル - 釧路駅間の高速化改良事業が実施された。この事業は1997年(平成9年)3月22日に完成し、札幌駅 - 帯広駅・釧路駅間の大幅な所要時間短縮を実現した。
また、かつて羽帯駅・大成駅・稲士別駅・古瀬駅は普通列車でもかなりの数が通過していたが、羽帯・稲士別・古瀬の各駅は2017年より順次廃止され、大成駅は2020年よりすべての普通列車が停車するようになった。
滝川発釧路行普通2427D列車
滝川駅 - 釧路駅間308.4 kmを運行する「普通2427D列車」は、2017年(平成29年)3月4日時点では滝川発9時42分、釧路着18時01分で、運行時間(8時間19分)が日本一長い普通列車であった。この列車は1987年(昭和62年)までDE10形ディーゼル機関車が牽引する客車列車であった。かつては岡山駅から下関駅・新山口駅までを走っていた山陽本線の多数の普通列車の方が長い距離を走っていたが、ダイヤ改正の度にこれらの列車の運行距離が短縮され、2015年(平成27年)3月ダイヤ改正の時点で当列車より長い距離を走る普通列車は全滅し、最長距離を走る普通列車となった。
2010年(平成22年)4月から、この列車(当時の列車番号は2429D)で滝川駅 - 釧路駅間を1日で乗り通した乗客に釧路駅有人改札口で「完全乗車証明書」を発行していた。2012年(平成24年)10月27日のダイヤ改正で、これまで通過していた羽帯駅・稲士別駅にも、特急を待避する都合で停車するようになり、滝川駅 - 釧路駅間の全ての駅に停車することになった。
滝川駅 - 釧路駅間の直通列車も下りに1日1本あり、2017年3月4日改正時点で、所要時間は8時間19分を要する。この下り普通列車2427Dは、普通列車としては日本最長の308.4kmを走行する(後節も参照)。この区間を運転する上り列車として、釧路駅の上り始発列車2522Dが帯広駅から3430D快速「狩勝」となり滝川駅まで運転されていたが、2016年3月26日の改正で新得行きに短縮された。
釧路発の上りは2001年6月30日までは5時頃に始発があったが、現在は厚内始発(釧路駅から回送)になっている。
2021年3月13日改正より、新得駅 - 帯広駅間の下り1本(快速)・上り2本(このうち1本は芽室行に変更)の減便、同区間の上りの快速1本の各駅停車化が実施された。また、朝6時台の厚内発釧路行き下り始発列車が音別発に変更された。
2022年3月12日改正より、この区間を走る普通列車はH100形に統一され、スピードアップが実施された。また、この改正で新得駅 - 池田駅間での快速「狩勝」の運転がなくなった。
過去には帯広駅 - 池田駅間にふるさと銀河線乗入れ列車が設定され、この区間で併結運転があったが、2006年4月21日のふるさと銀河線の廃止によって消滅した。
「花咲線」の愛称を名乗るこの区間は、釧路駅以西とは運転系統が完全に分離されている。かつては釧路駅を越える直通列車もあったが元々数が少なく、全通から4年もたってない1925年4月の時点ですでに1日片道3本ずつであり、過半数の列車は上下ともに釧路止まりであった。さらに1970年代初頭までには直通列車はディーゼル急行1本だけになり、普通列車はすべて釧路止まりとなっていた。2022年3月改正時点で釧路駅 - 根室駅間直通列車は、快速列車が「はなさき」1往復と「ノサップ」下りのみ1本、普通列車が4.5往復の計6往復が運転されている。また、釧路駅 - 厚岸駅間の区間列車が早朝・夜間に計2往復設定されている。普通列車の中には、厚床駅 - 根室駅間の一部の駅を通過するものもある。1991年(平成3年)7月1日に発足した「花咲線運輸営業所」がこの区間の管理運営を行っている。
かつて、夏の一時期は夜行列車「まりも」が根室駅まで延長運転されることがあったが、札幌駅 - 根室駅間を通して乗る旅客が減少しているため、2006年(平成18年)以降は延長運転されないことになった。
ほとんどの列車が釧路駅で札幌からの特急列車と接続しているが、朝・夜の1往復は特急とは接続しない(かつては特急「まりも」と接続していた)。
この区間は釧路駅以西と比べてもエゾシカの線路侵入が著しく多い(後述)。
気動車 キハ56系:「そらち」「十勝」「摩周」「阿寒」「狩勝」「まりも」「ニセコ」 キハ53形:「ノサップ」 キハ22形:「池北」「ぬさまい」「ノサップ」
客車 オハ35系:「まりも」 スハ43系:「狩勝」「まりも」 14系:「まりも」 オロネ10:「まりも」1983年(昭和58年)9月限りで連結終了。