大糸線
1987年(昭和62年)4月1日:国鉄分割民営化により、松本駅 - 南小谷駅間を東日本旅客鉄道(JR東日本)が、南小谷駅 - 糸魚川駅間を西日本旅客鉄道(JR西日本)が継承。日本貨物鉄道(JR貨物)が松本駅 - 信濃大町駅間の第二種鉄道事業者となる。信濃大町駅 - 糸魚川駅間の貨物営業廃止。運行管理は引き続き松本CTC指令で行われ、南小谷 - 糸魚川間の運行管理はJR西日本からJR東日本に委託される。
1993年(平成5年) 3月18日:南小谷駅 - 糸魚川駅間でワンマン運転開始。 11月24日:松本駅 - 南小谷駅間で列車集中制御装置(CTC)および自動進路制御装置(PRC)を供用開始。
1995年(平成7年) 7月11日:信濃大町駅 - 根知駅間が集中豪雨(7.11水害)のため、不通となる。姫川の増水・氾濫で中土駅の駅舎が浸水し同駅南にある橋梁が流失、北小谷駅は土砂により埋没、平岩駅北にある橋梁が流失した。 これ以降、JR西日本車によるJR東日本区間への乗り入れ(信濃大町駅まで)が実質的に廃止。 7月16日:信濃大町駅 - 白馬駅間が復旧。 8月1日:白馬駅 - 南小谷駅間が復旧。 9月1日:小滝駅 - 根知駅間が復旧。
1996年(平成8年) 1月6日:南小谷駅 - 小滝駅間の復旧工事に着手。 1月16日:国道148号の復旧に伴い、不通区間においてバス代行輸送が開始。
125号車と156号車は5・7・8月に臨時運転を行ったのち、125号車はいすみ鉄道へ売却された。156号車は廃車された後、糸魚川市に譲渡され静態保存されることになった。一時大糸線内でイベント列車として復活させる構想が発表されたが、最終的に当初予定通り糸魚川駅アルプス口駅舎1階の高架下施設「糸魚川ジオステーション ジオパル」に設けられる「キハ52展示待合室」にて静態保存する方針が決まり、2014年11月26日に搬入された。同年12月14日の北陸新幹線開業3か月前カウントダウンイベントでの一般公開を経て、2015年2月14日の「ジオパル」オープンにより常設公開が開始された。
国鉄一般色に復元されたJR西日本キハ52 115(南小谷駅 2007年3月24日)
大糸線色(旧越美北線色)のキハ52 125(糸魚川駅 1999年12月19日)
鉄道省色のキハ52 125(平岩駅付近 2008年9月1日)
大糸線色のキハ58 1124(南小谷駅 1989年3月22日)
キハ58 1000(南小谷駅 1989年3月22日)
松本駅 - 信濃大町駅間は、信濃鉄道(現在のしなの鉄道とは無関係)により開業した。信濃大町駅 - 糸魚川駅間は国により建設され、大糸南線の信濃大町駅 - 中土駅間と大糸北線の小滝駅 - 糸魚川駅間が1935年(昭和10年)に開通した。松本駅 - 糸魚川駅間が全通して大糸線となったのは1957年(昭和32年)である。江戸時代に整備された千国街道は大町と安曇追分の間に池田通りと松川通りの二つのルートが存在したが、信濃鉄道は松川通りに沿って建設された。
「大糸線」の路線名は、信濃大町以南が信濃鉄道であった時代に、国によって信濃大町と糸魚川を結ぶ路線として建設されたことに由来する。全通以前に信濃鉄道は国有化されていたが、「大糸」の路線名は買収区間も含めてそのまま踏襲された。旧国鉄やJRの路線で、複数の地名から一文字ずつを取って付けられた路線名称は原則として音読みするが、例外的に大糸線と米坂線は両方の漢字を訓読みする。
JR東日本が管轄している電化区間では、定期列車は全て同社の電車による運転である。
211系(長野総合車両センター所属) 松本駅 - 信濃大町駅間で普通列車として運用されている。
E127系100番台(松本車両センター所属) 松本駅 - 南小谷駅間で普通列車として運用されている。
E353系(松本車両センター所属) 特急「あずさ」として運用されている。
E127系100番台(神城駅 2009年3月)
211系3000番台(飯田線伊那本郷 - 七久保間 2021年4月)
E353系(松本駅 2018年1月)