片町線
放出駅 (0.0) - 鴫野駅 (1.6) - (貨)淀川駅 (4.8)
(貨)淀川駅 (0.0) - 巽信号場 (2.2) - 都島信号場 (5.0) - 千里信号場 (9.6) - 吹田駅 (10.0) 淀川電車区出入区のため、1985年3月14日まで線路は存続した。放出駅 - 鴫野駅間、巽信号場 - 吹田駅間は現存区間ならびに現在のおおさか東線と重複。千里信号場は1932年7月8日廃止。
大晦日深夜から元日未明にかけて、片町線では京橋駅 - 四条畷駅間(運転区間はJR東西線尼崎駅 - 四条畷駅間)において、午前3時頃まで約30分間隔で普通のみ臨時列車を運行している。
かつては元日の始発にかけて、JR尼崎駅から先、JR宝塚線宝塚駅まで(一時期は新三田駅まで)約30 - 60分間隔で、また四条畷駅から先も、京田辺駅まで(一時期は木津駅まで)普通のみ約60分間隔で終夜運転が実施されていたこともあったが、これらの区間の運行は2018年度までに全て取り止められている。さらに、2019年度からは午前3時頃で運転を打ち切っているため終夜運転ではなくなり、運行区間・時間は縮小傾向にある。2020年度はJR西日本が管内の全ての路線で終夜運転はおろか、最終電車終了後の延長運転自体を取り止めたため実施されなかった。
全列車が電車で運転されている。直通運転を行うJR東西線とともに全区間の列車がロングシート車で占められている。また、所属は網干総合車両所所属・明石支所配置である。直通先のJR宝塚線の普通・快速列車やJR神戸線・JR京都線の普通(京阪神緩行線)と共通運用となっている。
現行の主力車両である207系が最初に投入された路線が当路線であることや、当路線の延長路線であるJR東西線の開業もあり、JR西日本の電化路線では最も早く全列車がJR発足後製造の車両に置き換わった路線である(103系はJR東西線開業前の1996年に運用終了)。なお、直通先のJR東西線では、開業当初から207系(2008年以降は207系に加え321系)のみが使用され、201系、205系は入線しなかった。
但し、例外として2008年のおおさか東線の放出駅 - 久宝寺駅間の区間開業時に、尼崎発着の東西線・放出駅経由の直通快速に限り、クロスシート仕様の223系6000番台が2011年3月11日まで使用されていたが、JR東西線の北新地駅で4扉・7両編成対応のホームドアを設置する関係で当路線での運用ができなくなり、同年3月12日以降はロングシート車のみが乗り入れている。
放出駅 (0.0) - 俊徳道信号場 - 蛇草信号場 (4.8) - 正覚寺信号場 (6.9) - 竜華信号場 (9.6) - 八尾駅 (10.4) 放出駅 - 正覚寺信号場間は現在のおおさか東線と重複。竜華信号場(旧:竜華操車場)は1997年7月28日、蛇草信号場は2003年3月にそれぞれ廃止。おおさか東線建設の進捗に伴い2007年12月6日から2008年3月9日のみ俊徳道信号場を設置し、最末期の2008年3月9日に正覚寺信号場を新設。
木津駅 - 長尾駅の各駅と、河内磐船駅・星田駅・四条畷駅・住道駅・放出駅・京橋駅に停車する。
大半の列車がJR宝塚線に直通し、塚口駅・宝塚駅・新三田駅・篠山口駅まで乗り入れる。JR神戸線からの直通列車は土休日夜に西明石発同志社前行き(JR神戸線内は普通)が2本設定されているが、JR神戸線への直通列車はない。夜には京橋駅からJR東西線・JR宝塚線内は普通となる宝塚・新三田行きの快速がある。
早朝・深夜には吹田総合車両所奈良支所への回送列車を兼ねて、木津経由で大和路線と直通する奈良駅発着列車が1往復運転されている。この列車は大和路線系統の快速と同じく平城山駅に停車する。
主に朝夕に運転されている。2015年3月13日までは日中にも設定があったが、区間快速に置き換えられて廃止された。ラッシュ時は住道駅または四条畷駅で普通と緩急接続を行う。
快速は1988年3月13日に設定された。
これにより列車の増発が可能になり、京橋方面から京田辺駅まで7両編成で運転できるようになった。
その後、同志社大学の八田英二学長(当時)名による申入れがあり、京田辺駅 - 木津駅間でも輸送改善工事が行われた。同志社前駅 - 木津駅間の各駅のホームを4両編成から7両編成に対応できるように延伸する工事が行われ、2010年3月13日から京田辺駅で行われていた車両の増解結がなくなり、全線で7両編成で運転することが可能になった。
2017年、北陸新幹線の西伸計画のうち、京都駅 - 新大阪駅間について、片町線松井山手駅付近を経由する「南回りルート」として建設する方針が固まったが、このタイミングで、当時の京都府知事・山田啓二は「舞鶴を経て日本海に至る山陰新幹線も含めた鉄道ネットワークの強化や、新幹線の整備効果をより高めるための学研都市線の複線化等の検討が、合わせて行われることが必要」と談話を述べ、さらに京田辺市の当時の市長・石井明三も「府南部地域の地域開発効果や学研都市の発展、さらには学研都市線の複線化につながるものと大いに期待している」と学研都市線の複線化の推進を促すコメントを残している。しかしながら、2019年に期成同盟会がJR西日本に対して陳情したところ、「北陸新幹線の延伸や、おおさか東線の全線開通、学研都市の機能の充実などでポテンシャルは上がっているが、現状では、現在のダイヤで十分に対応でき、増発や複線化は難しいと言わざるを得ない」とする回答があった。
207系 当線では1991年4月30日から営業運転を開始した。最初に投入されたのはF1編成と呼ばれる試作車7両固定編成で、片町駅 - 松井山手駅間の列車に運用された。同年12月から量産車が投入され、木津駅までの全線で運用されるようになった。F1編成は2002年3月23日のダイヤ改正時に当線とJR東西線の運用から離脱、その後2005年4月25日のJR福知山線脱線事故によって一時的に復帰、翌2006年3月18日のダイヤ改正時に再離脱、321系と共通運用になっている関係で2008年3月15日改正で再び入線するようになるなど、当線への入線と離脱を繰り返していたが、2022年に廃車された。
321系 2008年3月14日より当線でも運用を開始した。2010年3月12日までは京橋駅 - 松井山手駅・京田辺駅間の区間快速と普通のみで、ダイヤが乱れた際などには突発的に快速に充当されることもあった。全区間7両編成で運転することになった翌13日のダイヤ改正以後は一部の快速列車にも運用され、運転区間も木津駅までに延長された。
207系
321系
1945年(昭和20年)頃:野崎駅 - 住道駅間に東住道仮乗降場が開業。朝夕通勤時のみ列車が停車した。
1948年(昭和23年)頃:東住道仮乗降場が廃止。
1950年(昭和25年)12月25日:長尾駅 - 四条畷駅間が電化され、長尾駅 - 片町駅間で直通運転開始。 電化当初は4両編成の電車が40 - 60分間隔で1日21往復。木津駅 - 長尾駅間は気動車1日9往復と早朝に下り貨客混合列車1本。
1951年(昭和26年)11月10日:奈良駅 - 長尾駅間で気動車運転開始。
1952年(昭和27年)12月1日:西木津駅・下狛駅・上田辺駅(現在のJR三山木駅)・大住駅が開業。
1953年(昭和28年) 2月1日:片町線に土曜ダイヤ、休日ダイヤが設定される。 5月1日:忍ケ丘駅が開業。
1954年(昭和29年):津田駅 - 禁野火薬庫と星田駅 - 香里製造所の専用線(禁野側線・香里側線)が廃止。
1955年(昭和30年)1月25日:鴫野駅 - 片町駅間が複線化。
1961年(昭和36年) 4月25日:貨物支線 京橋駅 - 淀川駅間 (1.8km) が廃止(ただし、大阪環状線列車の淀川電車区への入出区のために、線路自体は存続)。 12月10日:正覚寺信号場(2代目)が平野駅に統合されて廃止。
1963年(昭和38年)12月5日:全列車の5両運転開始。
1969年(昭和44年)2月27日:四条畷駅 - 住道駅間が複線化。 3月22日:住道駅 - 徳庵駅間が複線化。