予土線
一時高松駅 - 窪川駅 - 宇和島駅間運転の急行「あしずり」が1往復設定されていたことがあり、予土線内は快速となっていた。直通がなくなってからもしばらくは窪川駅 - 宇和島駅間運転の快速が1往復残っていた時期があり、初期の「清流しまんと号」が宇和島駅から連結されていた。
現在はキハ32形での運用のほか、キハ54形で運用される列車もある。また、2006年5月頃までは宇和島駅 - 江川崎駅間の1往復のみキハ185系(3000番台もしくは3100番台)が運用されたこともあった。
2010年頃より、車両の前面下部に鉄棒が装着されているが、これは沿線で増加するシカとの衝突を想定したもので、車両の下へ巻き込ませないための予防的措置である。
このほか、「しまんトロッコ」「海洋堂ホビートレイン」「鉄道ホビートレイン」(それぞれ次節以降参照)が運行されている。
北宇和島駅 - 吉野生駅間は宇和島鉄道という軽便鉄道であった名残から低規格で非常にカーブが多く、この区間の列車は極度に低速である。江川崎駅 - 若井駅間は1970年代に新たに開通した高規格路線で、比較的高速の運転が行われる。
清流四万十川沿いに走る線として有名で、土佐大正駅 - 江川崎駅間は蛇行する四万十川を串刺しにするように線路が敷かれており、進行方向のどちらからでも四万十川を見ることができる。この区間では風景を写真におさめる人も多々おり、非常に眺めの良い絶景が続く。毎年5月頃に十川駅前では四万十川の両端で「こいのぼりの川渡し」を見ることができる。江川崎以西は流域に人家の多い支流(広見川)沿いに走るが、川の風情は本流ほどではない。
そのように恵まれた沿線風景を旅客誘致につなげる目的で、国鉄時代の1984年から、トロッコ列車「清流しまんと号」の運行が開始された。国鉄・JRグループとしては最初のトロッコ列車で、以後各地の国鉄・JR線でトロッコ列車が運行されるようになった。
途中にある半家駅(はげえき)は、「ハゲ」に通じるその読み方からクイズ番組などに取り上げられることが多い。「若い(若井)と言われ喜び、ハゲ(半家)と言われて怒り出す。大正(土佐大正)、昭和(土佐昭和)があって、なぁーせ(方言で何故)明治(、平成と続くことも)がない」と地元で謡われている。
北宇和島駅北方における予讃線(右側)との分岐
沿線には清流・四万十川が流れる(十川駅―半家駅間)
幹線交通路からは外れた閑散路線であり、特急列車は運転されておらず、全列車が普通列車かつワンマン運転である。
高知県側からは土讃線窪川駅から列車が発着している。窪川駅発着の列車の場合、窪川駅 - 若井駅間は土佐くろしお鉄道中村線であるので、この区間は土佐くろしお鉄道の運賃210円(2022年現在)を別途要する(運行乗務員は中村線内もJR四国の担当)。「青春18きっぷ」の利用期間中は、車内放送で、「青春18きっぷ」で乗り通す旅客は若井駅 - 窪川駅間の運賃が別途必要である旨がアナウンスされる。
全線を走行する窪川駅 - 宇和島駅間の列車が1日4往復あるほか、江川崎駅・近永駅 - 宇和島駅間などに区間運転列車があり、1 - 3時間に1本運行され、宇和島駅からは21時台まで運行されている。
輸送量が少ない事情から、古くは1960年代のキハ02形レールバス、1987年にはキハ32形などの小型気動車が投入された。