長崎本線
関門トンネルが開通した1942年11月15日、東京駅 - 下関駅間を結んでいた特急「富士」の運行区間が東京駅 - 長崎駅間に延長され、長崎本線に初めて特急列車が乗り入れた(1943年10月1日に東京駅 - 博多駅間の運転に短縮)。上海航路運航日は、上り列車が1駅先の長崎港駅を始発とする形で運転された。ただし、この列車以前にも上海航路への接続列車として長崎駅から長崎港駅まで1駅延長運転されたものもあった。
1948年8月、東京駅 - 長崎駅間を大村線経由で運行する準急列車が運行開始。1949年に急行列車に格上げ、1950年には「雲仙」の列車愛称が与えられた。この愛称は、同時期に運行を開始した急行「西海」とともに、1980年まで用いられた。この間、様々な愛称の急行列車が運行を開始し、運行区間の変更や統廃合が行われた。
1957年10月1日、同年より東京駅 - 博多駅間で運行を開始した寝台特急「さちかぜ」の運行区間を長崎駅まで延長し、長崎本線の特急列車が復活。この列車は、1958年に「平和」、1959年に「さくら」へと改称した。また、1965年10月1日には、寝台特急「あかつき」が、新大阪駅 - 西鹿児島駅・長崎駅間で運行開始した。
1961年10月1日、京都駅 - 博多駅間を運行していた特急「かもめ」が長崎駅に乗り入れを開始、気動車による運行となる。
「或る列車」が、「長崎コース」として大村線経由で長崎駅 - 佐世保駅間に運行される。長崎発、長崎着ともに旧線を経由する。また、「ハウステンボスコース」として、博多駅 - ハウステンボス駅間、「佐賀〜長崎〜佐世保コース」として、佐賀駅→長崎駅→佐世保駅間で運転している。
また、クルーズトレイン「ななつ星 in 九州」が1泊2日コースで長崎駅に発着している。2015年3月からは長崎へ向かう往路の江北駅 - 諫早駅間で佐世保線・大村線、諫早駅 - 長崎駅間で旧線、長崎を出発する復路の長崎駅 - 諫早駅間で新線を経由している。
九州新幹線西九州ルート(長崎ルート)が佐世保線の武雄温泉駅から長崎本線の長崎駅まで新幹線フル規格で建設され、「西九州新幹線」として2022年9月23日に開業した。これにより、長崎本線の江北 - 諫早間が並行在来線とされた。整備新幹線において並行在来線は新幹線開業時にJRから経営分離してもよいことになっており、当初はJR九州も経営分離する方針で佐賀・長崎両県による第三セクター方式の経営が計画されていた。しかし、経営分離区間の沿線自治体(鹿島市・江北町)の同意が得られなかったため着工の目処がたたず、他の整備新幹線に遅れをとっていた。そのためJR九州と佐賀・長崎両県は経営分離をせずに、両県が線路などの施設を保有し、新幹線開業後20年間はJR九州が運行を行う上下分離方式を採用することで合意し、着工が認可された。これにより2008年に武雄温泉駅 - 諫早駅間が、2012年には諫早駅 - 長崎駅間が着工された。
博多駅 - 新鳥栖駅では九州新幹線鹿児島ルートを使用し、新鳥栖駅 - 武雄温泉駅間について在来線を活用、武雄温泉駅 - 長崎駅間では新幹線規格の新線建設といった整備計画で、線路幅(軌間)の異なる新幹線と在来線を直通できる開発中の車両FGT(フリーゲージトレイン)を導入する予定であった。