瀬野八
従来の機関車牽引列車のみならず、動力分散方式の151系電車を使用した特急「つばめ」や153系電車による急行にも、搭載するMT46形主電動機の1時間定格出力が100kWのためMT比1:1では出力が不足することや、過負荷による主電動機の異常過熱が問題となり、補機が連結された(「山陽本線優等列車沿革」の項目も参照)。
機関車は自動連結器(自連)、153系電車は密着連結器(密連)のため、神戸方を密連・下関方を自連としたアダプター的な意味合いの控車とした湘南色塗装のオヤ35形(0番台)を連結した。
後に1時間定格出力120kWのMT54形主電動機が開発され、151系電車は181系電車に改造の際にMT54形に換装。153系電車は一部が165系電車に置き換えられた他、引き続き153系が使用された列車は付随車を減車してMT比を3:2とすることで対応し、本区間での補機連結は発展的解消を遂げた。
しかし、国鉄末期の短編成化でMT比が1:1となって以降、本区間の営業運転には基本的に抑速ブレーキとノッチ戻し制御を装備した車両に限定しているため、近郊形電車は平坦線用の113系電車ではなく115系電車が投入されるほか、かつて103系電車が瀬野で広島方面へ折り返していたのも同様の理由である。
一方、動力集中方式の旅客列車は山陽本線広島電化の際、EF58形(1時間定格出力1990kW・全界磁定格速度68km/h)では瀬野八の上り勾配で単機300t牽引とされたことから寝台特急(ブルートレイン)に運用されていた20系客車14両編成、450tの編成重量でも補機を必要とし、広島電化当初はD52形、続いてEF59形の補機をつけて運転したものの、寝台特急の更なる増発や編成の15両化、補機の連結を全面的に解消するため、新性能電機のEF60形500番台(1時間定格出力2440kW・全界磁定格速度35km/h)を1963年末以降新製投入した。
1980年代になると国鉄末期の貨物列車整理でレサ10000系の使用列車が全廃、国鉄分割民営化の後まで走行解放が残っていたコキ10000系使用列車も1996年(平成8年)にはコキ104形1000番台によって置き換えられ、同形式は補機の瀬野駅方との間を電気連結器で接続し電気指令式ブレーキを用いて結び、コキ104形の床下で電磁自動空気ブレーキとの指令読替を行って貫通ブレーキとした。しかしそれでも安全面に憂慮すべき点が残ったことと、EF200形の出力制限を解除すれば補機が不要となることを見越したこと(ただしこれは実現しなかった)とで、2002年(平成14年)に走行解放は廃止された。
その後、補機の連結・解放は、瀬野駅や八本松駅では行われておらず、広島貨物ターミナル駅で連結し、西条駅で解放している。瀬野駅構内には、本区間で使用する補機を配置する瀬野機関区があったが1987年(昭和62年)に廃止され、広島貨物ターミナル駅近くにある広島機関区に統合された。
1962年(昭和37年)に山陽本線が広島駅まで電化したが、電化当初は補機としての専用の電気機関車が用意されなかったこともあり、一部の列車に対しては旅客列車牽引の間合い運用でEF58形・EF61形0番台や、時にはEF60形500番台を補機に充当したものの、貨物列車を中心に未だD52形を使用しており、補機の排煙による煙害、架線の汚損といった問題が残ったことから、1963年(昭和38年)以降EF53形・EF56形を改造したEF59形を投入。
一方で客車急行列車、荷物列車の主力牽引機は補機を使用してのEF58形運用が長く続き、瀬野八区間でEF58形が見られなくなるのは1975年(昭和50年)の山陽新幹線全通後に関西発着の列車を中心に順次進められた夜行列車の統廃合とEF65形1000番台の増備による牽引機の置き換え、1984年(昭和59年)に信越本線用であったEF62形を東海道・山陽本線に転用しての荷物列車牽引機置き換えと国鉄分割民営化を前にしたEF58形自体の廃車の進行によるものであった。なお、荷物列車や郵便列車、および貨物列車のそれぞれ一部については瀬野八を回避できる呉線経由で運転していたが、同線についても全線単線でしかも一部駅での行き違い有効長が短いと言う問題があったため、わずかの本数の設定に留まっていた。
気動車については、日本の気動車は幹線用からローカル用に至るまで、つい近年まで液体式であったためトルクコンバータによるトルク増幅効果の恩恵があり、1961年(昭和36年)から1975年(昭和50年)の山陽新幹線全通まで運転された「かもめ」に代表される山陽本線経由の気動車特急や急行列車、「やくも」「はまかぜ」などの間合いで入線した際にも、補機は必要としていない。
2015年3月から広島地区に導入された227系「Red Wing」は、これまでの車両に比べて出力が大幅に向上しており、抑速ブレーキも備わっていることから、瀬野八の通過に支障の全くない仕様となっているが、2023年11月6日には降雨と落ち葉が原因で空転を起こし、乗客が4時間にわたり缶詰となる出来事も発生している。