後藤寺線
2018年3月17日改正時点では、各駅に停車する普通列車下り22本・上り23本のほか、途中無停車の快速列車が朝に田川後藤寺行きのみ運行されている。日中と夜間は1時間に1本の運行で、ラッシュ時は下鴨生駅で行き違いを行い1時間に2本が運行される。ワンマン運転を実施しており、2007年3月18日のダイヤ改正より、2両編成の列車もワンマン化された。
日田彦山線と直通する列車が、2018年ダイヤ改正以前は、午前中に下り2本・上り1本あり、うち1往復は新飯塚駅 - 添田駅間の運転、下り1本は新飯塚駅発彦山駅行きであった。同ダイヤ改正後は、いずれも新飯塚駅20時台発が添田行き、21時台発が田川伊田駅行きとなり、それ以外は全て新飯塚駅 - 田川後藤寺駅間の折り返し運転となった。
新飯塚駅 - 田川後藤寺駅間の所要時間は快速が16分、普通列車は概ね20-25分。