琵琶湖線
281系・271系:2021年3月のダイヤ改正までは、米原駅 - 関西空港駅間の特急「はるか」として米原駅 - 京都駅間で運転されていた(ただし2020年の新型コロナウイルス感染症流行以降は運休)。ダイヤ改正以降は、野洲駅 - 関西空港駅間の特急「はるか」として野洲駅 - 京都駅間で運転されている(しかし、こちらも2021年5月1日より一部が運休している)。
285系:東京駅 - 高松駅・出雲市駅間の特急「サンライズ瀬戸」「サンライズ出雲」として米原駅 - 京都駅間で運転されているが、両駅も含め、琵琶湖線内の停車駅は存在しない。
681系・683系:特急「びわこエクスプレス」1・4号として米原駅 - 京都駅間で運転されている。また、特急「サンダーバード」の迂回運転時に限り、米原駅 - 長浜駅間でも運転されている。
2011年3月12日の改正で南草津駅が新快速の停車駅になり、また、土曜・休日ダイヤのすべての新快速が京都駅 - 米原駅間で12両編成に統一された。
全列車とも223系(1000番台および2000番台)・225系(0番台および100番台)電車(いずれも網干総合車両所所属)の8両または12両編成で運転される。北陸本線の区間はホーム有効長の関係で長浜駅発着は4両または8両編成、近江塩津駅・敦賀駅発着は4両編成で運転されるため、米原駅で車両の連結・切り離しを行う列車が多い。2017年3月4日のダイヤ改正より平日・土曜/休日とも京都駅 - 米原駅間のほぼすべての列車が12両編成に統一された(平日朝の京都発1本および夕方ラッシュ時の大阪始発は除く)。
米原駅を境に列車番号が変更される。以前は、平日のみ運行される米原発7時台の京都・大阪方面神戸・姫路行き(米原で長浜発の8両編成と近江塩津発の4両編成を連結する)は、長浜発の編成のみ米原駅で列車番号を変えていた(近江塩津発の編成と番号が揃えられる)。
事故などのトラブルでダイヤが乱れた場合や、ダイヤの乱れが見込まれる場合、米原駅で運転を打ち切り、米原駅以北と以南で別の編成を用いて運転することがある。
新快速は、他社鉄道線と競合する京阪神間の速達輸送を目的に1970年より運行を開始した列車であり、現在の琵琶湖線区間には翌1971年から乗り入れている。
北陸本線から琵琶湖線を経てJR京都線・JR神戸線方面へ直通運転を行っている。琵琶湖線内では長浜駅 - 彦根駅間は各駅に停車、彦根駅 - 京都駅間では一部の駅(彦根駅・能登川駅・近江八幡駅・野洲駅・守山駅・草津駅・南草津駅・石山駅・大津駅・山科駅)にのみ停車する快速運転を行う。京都駅 - 草津駅間は列車により内側線または外側線を走るが、平日の朝ラッシュ時は外側線を走り、京都駅では0・6番のりばに停車する。
日中時間帯の琵琶湖線系統は1時間に3本(うち1本が野洲駅発着、1本が草津駅発着)で、運転間隔が広がる部分がある。これは京都駅 - 山科駅間の1時間に4本のうち、1本は湖西線直通で運行されているからである。京都駅 - 大阪駅 - 姫路駅間のJR京都線・神戸線と直通運転をしている。上り列車は京都駅を毎時00・15・30・45分の15分間隔で発車する。
運転区間の拡大に合わせたダイヤ改正により運転時間の拡大も続き、1999年5月10日に平日ダイヤの朝ラッシュ時に増発、2004年10月16日に平日ダイヤの夕ラッシュ時に増発と続き、2009年3月14日には夜の大阪方面に向かう下り列車の増発も行われた。