SLパレオエクスプレス
1987年(昭和62年) 3月6日 - 日本国有鉄道が埼玉県北足立郡吹上町(現・鴻巣市)立吹上小学校に展示されていたC58 363の車籍を復活。 3月26日 - C58 363が、日本国有鉄道(4月1日よりJR東日本)高崎運転所の所属となる。
1988年(昭和63年) 3月15日 - 熊谷市で開催された'88さいたま博覧会(さいたま博)の開催を記念して「SLパレオエクスプレス」運行開始。JR東日本が保有する43系客車が使用された。 8月24日 - 博覧会開催期間限定での運行だったものを、通年運行に切り替え。
2000年(平成12年) 客車を、JR東日本から購入・リニューアルしたダークグリーンの12系客車に置き換える。
2001年(平成13年) 5月26日 - マスコットキャラクター「パレオくん」登場。
2005年(平成17年) この年の運行より指定席が設定される。
2007年(平成19年) 運行20年目を迎える。
2008年(平成20年) マスコットキャラクター第2弾「パレナちゃん」登場。
2012年(平成24年) 運行25年目に合わせ、C58 363の大規模点検および12系客車のリニューアル(塗装をダークグリーンから赤茶色に塗り替えた上で、車内をレトロ調にリニューアル)を実施。 6月19日 - 2000回運転を達成。 8月6日 - 広瀬川原車両基地で入換作業中のC58 363が脱線。年内はEL牽引での運行に変更。
2013年(平成25年) 3月20日 - 運行再開。 12月21 - 23日 - 冬休み特別運転として「SLクリスマスエクスプレス」運行。
2014年(平成26年) 1月1日 - 3日 - 冬休み特別運転として「SL秩父路はつもうで号」運行。
運行開始当初は、急勾配に備えてELを補助機関車(補機)として最後尾に連結して運行していた。しかし、のちにSL単機での牽引が可能であると判明してからは、回送時やSL不調時および長期検査時、イベントによる重連運転などを除いて使用しなくなった。
車内で流れる沿線観光案内アナウンスは、秩父市出身の落語家・林家たい平が担当している。EL牽引時は別バージョン(SLをELに言い替えたもの)が使用される。
車内販売も行っており、SL車内弁当、お土産品、秩父鉄道オリジナルグッズ、飲み物類を販売している。SL車内弁当は沿線レストランと提携した「SL弁当開発プロジェクト」によって開発されており何度かリニューアルされている(SL車内弁当は事前予約制)。
パレオエクスプレス乗車時にもらえる乗車記念証の裏面には、乗車記念スタンプを押せるスペースがある。スタンプ台は客車1号車と2号車の間に設置されている。