後藤寺線
筑豊篠栗鉄道事業部直方車両センター所属車が用いられる。日田彦山線および筑豊本線(原田線)と共通運用。
キハ40形・キハ47形・キハ140形・キハ147形気動車 - 2018年3月17日のダイヤ改正以降の全列車で使用されている。一部のキハ47形は2017年3月4日ダイヤ改正以降、若松線で運用していた車両を無人駅対応工事を施工した上で使用している。また、2006年のキハ31転入以前も使用されていた。
キハ31形気動車 - 2006年に大分、鹿児島(日南運用)から転入し、同年8月1日より使用されていた。2017年3月4日より予備車扱いとなり、2018年3月16日限りで運用を離脱。
平均通過人員(輸送密度)、旅客運輸収入は以下の通り。