豊肥本線
この区間のうち阿蘇駅 - 肥後大津駅間は2016年の熊本地震の影響で長らく不通となっていたが、2020年8月8日に復旧した。
概ね1 - 2時間に1本の運転である。大半の列車が宮地駅 - 肥後大津駅間の折り返し運行で、肥後大津駅で熊本駅発着の電車に接続するが、熊本駅発着の列車や、豊後竹田駅発着の列車もある。車両は主にキハ200系(キハ220系200番台も含む)・キハ47形(キハ147形も含む)の2両編成のほか、キハ125形の単行列車も一部運行される。
被災前には宮地駅 - 肥後大津駅間にキハ200系・キハ40系気動車による2両編成列車が、1時間あたり1本程度運転されていた。最終列車の宮地駅終着時刻は日付を跨いで設定されていた。
2023年7月15日から朝に南阿蘇鉄道高森線からの直通列車が立野駅 - 肥後大津駅間で2往復運行されている。
2019年度に鉄道・運輸機構に委託した詳細調査では、概算事業費が国道57号沿いの市街地を高架で超える約9.3kmのA1ルートで437億円、空港周辺施設を迂回し地下線を用いる約10.7kmのCルートで561億円とされた。需要予測は、熊本国際空港株式会社の2051年度空港利用者622万人の想定目標値を前提に、2029年の開業時に空港利用者3500人・一般利用者4000人の計7500人とされた。事業採算性は、現行の国の補助制度(補助率18%)を前提とした場合、単年度黒字化までに32年、累積黒字は40年以内の黒字化困難とされた。一方、国と県それぞれ3分の1を補助する独自スキームを前提とした場合、単年・累積とも黒字化に2年と算出された。なお、2018年調査で1.5と算出されていた費用便益比は算出に至らず、新型コロナウイルスによる航空需要の激減もあり2020年6月12日には蒲島郁夫県知事が事業再検討を表明。継続調査を実施することとし、事業費縮減を目的とした構造工法見直しや費用便益分析の調査、交通システム比較の再調査を実施した。併せて、有識者、交通事業者、経済界などの代表で構成する空港アクセス検討委員会が設置された。
2021年6月に公表された継続調査結果では、最短ルート(2019年度調査のBルート)を基本にトンネル等の構造工法を見直すなどし、概算事業費は税抜きで435〜450億円とされた。