呉線
三原駅 - 広駅間では、ほぼ終日にわたり1時間に1本の運転で、朝や夕夜間には安浦駅発着の列車もあり、全ての列車がワンマン運転を行っている。また、広駅 - 広島駅間では日中は1時間に1-2本運転されている。車両は227系電車が使用される。なお、2022年3月12日の改正で、日中の広駅 - 広島駅間の区間運転列車は呉駅 - 広島駅間の運転に変更され、上り列車が呉駅で快速を待ってから広駅方面に続行する(呉駅 - 広駅間は快速も各駅に停車)運用がなくなった。
軍都広島と軍港呉を結ぶ必要から呉駅 - 海田市駅間は官設(呉線)で1903年に開業している。開業当時は呉駅 - 広島駅間に1日6往復、呉駅 - 海田市駅間に1日3往復の計9往復が運転された。この区間は、1904年12月1日から山陽鉄道に貸し渡され同社が運営したが、1906年12月1日に国有化され、国有鉄道の運営に戻った。
三原駅 - 呉駅間が開業したのは遅く、三呉線(さんごせん)として三原駅 - 須波駅間が1930年に開業、全通したのは1935年のことである。全通以後は軍港としての呉の重要性から東京直通の急行列車が運転された。当線を経由した優等列車としては急行「安芸」「宮島」「ななうら」「にしき」「吉備」「出島」「音戸」や寝台特急「安芸」などがあげられる(列車の沿革の詳細は「etSETOra#呉線優等列車・観光列車沿革」および「山陽本線優等列車沿革」の項目を参照のこと)。このため、かつては線路等級こそ乙線であるものの一部に50kgレールを使うなど甲線並みに規格が高く設定されており、戦前はC53形、戦後もC59形やC62形といった大型の旅客用蒸気機関車が電化まで運用されていた。
戦前の1939年には、輸送力増強のため海田市駅 - 呉駅間の複線化が計画され、1941年3月に着工された。しかし太平洋戦争中の資材不足から工事が遅れ、輸送力増強は省営バス安芸線の運行を開始することで代えられ、1945年に複線化の計画は凍結された。4分の3が完成していたトンネル・路盤は放置されていたが、電化に際して従来の低規格のトンネルを放棄し、戦中に掘削した新トンネルに切り替えられている。