山口線
「やまぐちライナー」は、2004年3月13日から2009年3月13日まで、山口線新山口駅 - 山口駅間に運行されていた快速列車である。2009年3月14日のダイヤ改正により普通に変更されて廃止された。
普通列車と同様にキハ40系が1両(単行運用)または2両編成で運転されていた。新山口発10 - 15時台、山口発9 - 13時台にそれぞれ毎時1本ずつの計5.5往復(登場当初は6往復)が運行されていた。新山口駅での山陽新幹線乗り継ぎをターゲットにしたものであり、地域輸送は特に考慮されていなかった。新山口駅 - 山口駅間12.6kmを途中湯田温泉駅のみ停車し13分で結んでいた。山口駅以北に直通する列車もあるが、山口駅以北は各駅に停車していた。
また当時、「SLやまぐち号」運休日には、「SLやまぐち号」ダイヤと同時刻による臨時快速も上下双方に運転され、「やまぐちライナー」同様に大歳駅と矢原駅は通過していた。なお、この臨時快速については、「やまぐちライナー」廃止後上りのみに削減され、停車駅を「通勤ライナー」と同一としたうえで運転されてきたが、2023年3月18日改正より普通列車に格下げとなった。
2013年度までは日本貨物鉄道(JR貨物)による貨物列車も全線で運行されていた。しかし、山口線の駅を発着するものはなかった。美祢線美祢駅と山口線を経由し山陰本線岡見駅を結ぶ専用貨物列車が、1日1往復岡見駅基準の平日に運行されていた。牽引機は全区間を通じてDD51形ディーゼル機関車の重連で、貨車はタキ1100形のみで編成されていた。なお、岡見駅に機関車留置線がないため、岡見駅 - 益田駅間で機関車の回送が行われていた。
2013年7月の水害に伴う山口線の運休によりトラックによる代替輸送に切り替えていたが、10月に発生した三隅発電所(岡見駅からの荷役先)のトラブルに伴い貨物運送自体が取り止められていた。宇部興産が2013年度末に更新時期を迎える輸送契約の更新を行わないことにより、貨物輸送がそのまま廃止になる見通しであると報じられた。結果的に、JR貨物の第二種鉄道事業は2014年4月1日付で廃止となった。
2013年7月28日、山口県・島根県地方に降った豪雨により、阿武川沿いを走る地福駅 - 徳佐駅間を中心に甚大な被害を受け、第4阿武川橋梁・第5阿武川橋梁・第6阿武川橋梁が流失、船平山駅 - 津和野駅間では白井トンネルで土石流が発生したほか同区間では地すべりも発生するなどし、宮野駅 - 益田駅間が不通となった。
被害状況については、全線で60箇所の被害が発生しており、規模については「(2010年の豪雨で被災し、復旧までに1年2ヶ月を要した)美祢線の時より大きい」との見解を、JR西日本広島支社長の杉岡篤が記者会見で示し、復旧までに1年以上かかるとの見通しを明らかにしていた。これを踏まえて、第4阿武川橋梁・第5阿武川橋梁・第6阿武川橋梁の掛け替えにあたっては2010年の美祢線の時と同様のスキームを導入し、旧橋の原型復旧相当分をJR西日本が、阿武川の河川改修に伴うグレードアップ分を山口県が負担し、工事はJR西日本に一括して委託する方法がとられた。3橋の復旧にかかる費用負担割合は山口県が15億3400万円に対し、JR西日本が3億7900万円であった。
この災害に伴い、特急「スーパーおき」の新山口駅 - 益田駅間と「SLやまぐち号」の運転が取り止めとなった。同年8月5日には宮野駅 - 地福駅間の運行を再開し、地福駅 - 益田駅間でバスなどによる代行輸送を開始した。同年11月16日には津和野駅 - 益田駅間の運行を再開し、運休(バス代行)区間が地福駅 - 津和野駅間に短縮された。特急「スーパーおき」の運休区間も新山口駅 - 津和野駅間に短縮された。