山口線
1948年(昭和23年)から実施された宇部線の改良事業に関連して、山口線小郡駅(当時) - 宮野駅間の電化が計画されていた。計画では宇部線の経路を周防佐山駅から嘉川駅に至る新設線路に変更し、山陽本線を跨いで北側から小郡駅に接続することで山口線との直通運転を実施する予定であった。また設備費が膨大なため小郡駅 - 宮野駅の区間旅客列車8往復を廃止し、宇部線からの直通電車23往復で置き換える計画としていた。国鉄広島鉄道管理局電気部電力課は、当該区間について変電所新設を要さず電化でき2年半で投資金額の回収が可能と試算、小野田線の全線電化に続いて1950年(昭和25年)の着手を見込んでいたが、実現しなかった。
山口市はその後も山口線新山口駅 - 山口駅間を直流電化し宇部線との直通運転を実施する構想を持っており、2008年(平成20年)8月に山口市が発行した「山口・小郡都市核づくりマスタープラン」の中にも「JR山口線の増便、電化とJR宇部線との直結化の促進」を挙げている。
山口線は山口県内の在来線並びに、広島支社の在来線で唯一特急が走る路線でもある。
陰陽連絡列車として新山口駅 - 米子駅・鳥取駅間に特急「スーパーおき」が運転されている。山陰本線を基準とするため、普通列車と異なり新山口発が上り列車となる。「スーパーおき」は振り子装置を備えたキハ187系が使用されるが、山口線内は振り子装置の機能を停止している。