縦貫線 (台湾鉄路管理局)
しかし、この区間の途中に存在する急勾配は輸送上のネックとなっており、1917年(大正6年)から1919年(大正8年)にかけては第一次世界大戦によって高まった貨物需要に鉄道の輸送力が追いつかず、駅に大量の貨物が滞留される問題が発生した。当時の台湾総督、明石元二郎は抜本的な輸送力増強策として海沿いに並行線を建設することを決定し、工事は1919年(大正8年)8月に南北両端から開始された。1922年(大正11年)10月に竹南駅 - 彰化駅間の並行線(正式名称「海岸線」)が開通し、これ以降の竹南駅 - 彰化駅間は内陸を通る従来のルート(通称「山線」)と海沿いを通るルート(通称「海線」)の2ルートが併存することになった。海線開通後は急行列車や長距離列車は基本的に海線を経由するようになり、海線が実質的に縦貫線本線としての扱いを受けていた。
縦貫線の複線化は1919年(大正8年)の基隆駅 - 台北駅間に始まり、1935年(昭和10年)には台北駅 - 竹南駅間および台南駅 - 高雄港駅(高雄臨港線)間が複線化された。1940年(昭和15年)には高雄駅に乗り入れる区間も複線化されている。さらに、1942年(昭和17年)には民雄駅 - 嘉義駅間、1943年(昭和18年)には新市駅 - 台南駅間が複線化された。竹南駅 - 彰化駅間の2経路が並行する区間を含めれば、最終的に日本統治時代には基隆 - 彰化駅間、民雄駅 - 嘉義駅間、嘉義駅 - 高雄駅間の複線化が完了していた。
戦後、国民党遷台以降の経済発展により、当時の台鉄の設備では日々増加する貨物輸送量に応じきれなくなったため、1970年代より縦貫線の電化工事を開始、1979年7月1日に全線電化が完成している。