石巻線
佳景山から鹿又、曽波神の間は旧北上川に沿うように線路が延び、沿線に建物が多く見られるようになると、まもなく仙石線と繋がる石巻に達する。石巻は中世期には戦国大名の葛西氏の領土であり、江戸時代には仙台藩の港町として栄えた。石巻市街地の南部に見晴らしのよい日和山があり、江戸時代には松尾芭蕉もここを訪れた。また、石巻はマンガを観光産業に位置づけていて、旧北上川に浮かぶ中瀬に石ノ森萬画館がある。また猫が多い島として知られる田代島や網地島への離島航路の発着地でもある。
石巻から旧北上川を橋梁で越えて東へ進むと陸前稲井に至る。ここは碑石や橋材として知られる井内石の産地である。陸前稲井から南へ向かってトンネルをくぐると漁港を有する町、渡波である。万石浦、沢田と駅が続き、ここから線路は万石浦の北岸をなぞるように浦宿に至る。万石浦は一部分が海に繋がっている大きな湖沼で、その名称は仙台藩2代藩主伊達忠宗が、もしここを干拓したら1万石になるだろうと言ったことに由来すると伝わっている。現在では、牡蠣や海苔の養殖がここで行われている。
浦宿から東へ進んでトンネルを抜けると終点の女川である。女川湾は天然の良港とされ、太平洋戦争中は日本海軍の小型艦艇が停泊していた。現在では女川漁港で多くの魚が水揚げされ、中でもサンマの水揚げ量は日本全国でも指折りである。また、離島の出島や金華山と航路で結ばれている。
こうした中で、1911年(明治44年)に実業家で当時貴族院議員だった荒井泰治が有志の働きかけに応える形で中心となり、仙北軽便鉄道株式会社が設立された。この鉄道会社は石巻と小牛田の間のみならず、築館から石越を経由して登米に至る、合わせて二つの路線を計画していた。この鉄道の敷設に対して、石巻町は線路および駅敷地を仙北軽便鉄道に寄付し、沿線の牡鹿郡、桃生郡、遠田郡からも、開業後に利益がでたり建設を中止したら還付するなどの条件付で、寄付金が寄せられた。石巻と小牛田の間の路線は、予算を大幅に超過する53万7717円をもって1912年(大正元年)に完成した。一方で資金不足のために築館と登米を結ぶ路線は着工されなかった。
開業時に設置された駅は、小牛田と石巻のほか、涌谷、前谷地、佳景山、鹿又である。車両の動力は蒸気機関で軌間は2フィート6インチの路線だった。石巻から小牛田の運賃は並等で30銭、または44銭とも伝わっている。1918年(大正7年)の時点で、仙北軽便鉄道は機関車4両、客車12両、貨車31両を保有していた。運行日数は1年のうち200日前後で、多くても300日にはならなかったという。鉄道事業として利益は上げていたものの、物価の上昇が会社の負担になった。開業後しばらくすると、軽便鉄道であるがゆえに、列車の速度が遅い事、貨物の積載量が少ない事、小牛田駅で東北本線と貨物の積み替えが必要な事が問題視されるようになり、1916年(大正5年)から石巻町が政府に対して国有化に向けた働きかけを行った。1919年(大正8年)に仙北軽便鉄道は国有化され、仙北軽便線と名を変えた。この後、仙北軽便線は軌間を1067ミリメートルに広げる工事を経て石巻線となる。
4月17日:小牛田駅 - 前谷地駅間が運転再開。 5月19日:前谷地駅 - 石巻駅間が運転再開。 12月1日:平日朝に石巻駅から仙台行直通快速が運行開始。
2012年(平成24年) 1月10日:平日夜に仙台駅から石巻行直通快速が運行開始。 3月17日:石巻駅 - 渡波駅間が運転再開。代行バス区間を渡波 - 女川間に変更。仙台駅 - 石巻駅間の直通快速が毎日運行開始。 10月9日:貨物列車が運行再開。
2013年(平成25年)3月16日:渡波駅 - 浦宿駅間が運転再開。代行バス区間を浦宿 - 女川間に変更。
2014年(平成26年)4月1日:全線が新設の仙台近郊区間となる。
2015年(平成27年) 3月14日:運転再開に先立ち、浦宿駅 - 女川駅を改キロ (-0.2 km)。 3月21日:浦宿駅 - 女川駅間が運転再開。 5月29日:仙台駅 - 石巻駅間の直通快速とキハ40・48使用の列車がこの日を最後に運行終了。
2016年(平成28年)8月6日:石巻駅 - 女川駅間に仙石東北ラインの列車1往復が乗り入れ開始。
2019年(令和元年)10月12日:10月7日に小牛田 - 女川間全線開通80周年を迎えることを記念して、仙台駅 - 小牛田駅 - 女川駅間でキハ48形「みのり」を使用した記念列車を運行予定だったが、台風19号の接近にともない、運行前日に運転取りやめとなる。