函館本線
神居古潭駅・春志内信号場が廃止。滝川駅 - 旭川駅間で「SLさよなら列車」運転(C57 201牽引)。 10月1日:滝川駅 - 旭川駅間が電化(交流20,000 V 50 Hz)。 11月26日:桔梗駅 - 森駅間をCTC化(同年8月1日からテスト運用)。
1970年(昭和45年)9月25日:北豊津信号場 - 国縫駅間が複線化。
1971年(昭和46年) 7月1日:札幌駅 - 旭川駅間にノンストップ急行「さちかぜ」新設。 8月3日:美唄駅 - 南美唄駅間の支線(南美唄支線)の旅客営業が廃止。 9月21日:桂川駅 - 石谷駅間が複線化。
1972年(昭和47年)10月2日:札幌駅 - 網走駅間に特急「オホーツク」新設。
1973年(昭和48年) 7月16日:新札幌駅(初代・貨物駅)を札幌貨物ターミナル駅に改称。 9月9日:美唄駅 - 南美唄駅間の貨物支線(南美唄支線)が廃止。南美唄駅を廃止。 9月10日:千歳線の北広島駅 - 苗穂駅間の線路付替に伴い、同線との接続駅を苗穂駅から白石駅に変更。同時に、旧千歳線の東札幌駅 - 月寒駅間が函館本線の貨物支線となり、同区間の月寒・東札幌の各駅が函館本線に編入される。 12月11日:本石倉駅 - 石倉駅間が複線化。本石倉信号場を仮乗降場に変更。
1974年(昭和49年)10月31日:石谷駅 - 本石倉駅間が複線化。
1975年(昭和50年)7月18日:札幌駅 - 旭川駅間にエル特急「いしかり」新設。
1976年(昭和51年) 10月1日:東札幌駅 - 月寒駅間の貨物支線が廃止。月寒駅を廃止。 10月2日:駒ヶ岳駅駅 - 姫川信号場間で下り貨物列車が脱線。
キハ150形:長万部駅 - 札幌駅間の普通列車
キハ281系:特急「スーパー北斗・北斗」に使用。
キハ21形・キハ22形:急行「らいでん」・「いぶり」・「ニセコ」・「せたな」・快速「アイリス」「せたな」・普通列車
キハ24形:急行「せたな」・普通列車
キハ27形・キハ56形:急行「らいでん」・「ライラック」(後の札幌 - 旭川間特急とは別)・快速「ミッドナイト」・普通列車
キハ82系:特急「北海」
キハ183系:特急「おおとり」「北海」「オホーツク」「北斗」
1957年(昭和32年) 8月12日:定山渓鉄道が気動車による札幌駅乗り入れを開始。 10月1日:定山渓鉄道が旅客電車による苗穂駅乗り入れを廃止。
1958年(昭和33年) 10月1日:小樽駅 - 滝川駅間で気動車の運行を開始。 12月10日:落部駅 - 野田追駅間が単線化。
1959年(昭和34年) 5月1日:上砂川支線に下鶉仮乗降場を新設。 9月22日:札幌駅 - 旭川駅・上芦別駅間に準急「かむい」新設。 10月1日:野田追駅を野田生駅に改称。 12月15日:桑園駅 - 札幌市場駅間に貨物支線が開業。(貨)札幌市場駅を新設。 12月18日:上砂川支線の下鶉仮乗降場を駅に変更。同支線に東鶉駅を新設。
1961年(昭和36年)10月1日:滝川駅 - 江部乙駅間に深沢信号場、神居古潭駅 - 伊納駅間に春志内信号場が開設。函館駅 - 旭川駅間(室蘭本線経由)に特急「おおぞら」新設。
1962年(昭和37年) 7月25日:熊の湯信号場 - 軍川駅間が複線化。仁山駅 - 軍川駅間に熊の湯信号場が開設。 9月4日:桔梗駅 - 七飯駅間が複線化。
1964年(昭和39年) 5月1日:大沼駅(2代)を大沼公園駅に改称。 6月1日:軍川駅を大沼駅(3代)に改称。 9月27日:小樽駅 - 南小樽駅間が高架化。 10月1日:深川駅 - 納内駅間が複線化。函館駅 - 釧路駅・網走駅間(室蘭本線経由)に特急「おおとり」新設。
1965年(昭和40年) 8月12日:小樽駅 - 南小樽駅間が複線化。 9月25日:札幌駅 - 苗穂駅間が三線化。 9月27日:中ノ沢駅 - 長万部駅間が複線化。 9月29日:深沢信号場 - 江部乙駅間、妹背牛駅 - 深川駅間が複線化。
区間ごとの輸送密度は以下の通り。
道南いさりび鉄道線直通列車については「道南いさりび鉄道線#使用車両」を、千歳線直通列車については「千歳線#運行形態」を参照。室蘭本線直通列車については「室蘭本線#使用車両」も参照。
函館本線は、北海道の鉄道の発祥路線である。1880年(明治13年)から1882年(明治15年)までに官営幌内鉄道の手で開通した手宮駅(小樽市・現在廃止) - 札幌駅 - 幌内駅(三笠市・現在廃止)間の鉄道がそれである。
官営幌内鉄道の路線を譲り受けた北海道炭礦鉄道、北海道鉄道(初代。千歳線などを建設した2代目の北海道鉄道とは別会社)および北海道庁が運営する北海道官設鉄道によって建設され、北海道官営鉄道は1905年(明治38年)に鉄道作業局(国有鉄道)へ編入、北海道炭礦鉄道と北海道鉄道は、1906年(明治39年)に成立した鉄道国有法によって買収され、国有鉄道線となったものである。
イギリスに範をとった本州の鉄道に対して、北海道の鉄道はアメリカの技術を導入して建設されており、前面にカウキャッチャー、煙突には巨大なダイヤモンドスタックを取り付けたアメリカ式の蒸気機関車が輸入され、客車も「マッチ箱」と称される本州の4輪車に対し、開拓使号客車に代表される、木造台車を履いたボギー車が使われた。「義経」「弁慶」・「しづか」などと命名された機関車(のちの7100形)は、現在も鉄道博物館(さいたま市)、京都鉄道博物館(京都市)、小樽市総合博物館鉄道・科学・歴史館(小樽市)に保存されており、その姿を見ることができる。
大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間については、第二次世界大戦中の輸送力増強のため、急勾配の介在する駒ヶ岳駅回りのバイパスとして建設されたものである。同区間に並行して渡島海岸鉄道(森駅 - 砂原駅間)、大沼電鉄(現在の大沼公園駅 - 鹿部駅間)という2つの私鉄が存在したが、函館本線の建設に伴い買収、廃止された。
この区間では小樽駅を中心に列車が設定されており、全定期列車が各駅停車で運転され、ローカル輸送に徹している。朝に蘭越駅発札幌駅行き、夕方に札幌駅発倶知安駅行きでそれぞれ1日1本運転される快速列車「ニセコライナー」(旧称「マリンライナー」)もこの区間内では各駅停車となる。普通列車は、札幌駅直通が朝に1往復存在する以外は小樽駅で系統が分離されている。小樽駅発着の列車は多くが倶知安駅折り返しで設定されているが、長万部駅発着の直通列車や、然別駅・余市駅折り返しの区間列車も設定されている。近年倶知安駅での系統分割が増加しており、長万部駅・蘭越駅発着の列車は倶知安駅折り返しとなるものが多い。
小樽駅に近づくにつれて運行本数が増え、余市駅 - 小樽駅間では1時間に1 - 2本程度(時間帯により2時間近い間隔が開くこともある)の運転となっている一方、長万部駅 - 蘭越駅間では1日に下り4本・上り5本のみの運行になっている。
2010年12月4日現在、快速「ニセコライナー」1往復と朝の倶知安発苫小牧行き1本、夜の小樽発倶知安行き1本を除き、ワンマン運転を実施している。例外があるのは、該当列車がワンマン運転に対応していないキハ201系による運用のためで、小樽駅 - 倶知安駅・蘭越駅間でも車掌が乗務している。
小樽築港駅 - 浜小樽駅 (3.2 km):1984年2月1日廃止。
桑園駅 - 札幌市場駅 (1.6 km):1978年10月2日廃止。
白石駅 - 東札幌駅 (3.0 km):1986年11月1日廃止。
東札幌駅 - 月寒駅 (2.7 km):1973年9月10日千歳線(旧線)から編入。1976年10月1日廃止。
近文駅 - 旭川大町駅 (2.9 km):1978年10月2日廃止。