千歳線（ちとせせん）は、北海道（胆振管内）苫小牧市の沼ノ端駅から北海道（石狩管内）札幌市白石区の白石駅を結ぶ本線と、北海道（石狩管内）千歳市の南千歳駅から分岐して同市の新千歳空港駅に至る支線（空港線）からなる北海道旅客鉄道（JR北海道）の鉄道路線（幹線）である。
沼ノ端駅で室蘭本線、南千歳駅で石勝線、白石駅で函館本線と接続する。列車運行上の千歳線は、室蘭本線の苫小牧駅 - 沼ノ端駅間及び、函館本線の白石駅 - 札幌駅間を含めた苫小牧駅 - 札幌駅間 (71.2 km・17駅) である。
概要 札幌市から道南・道東へと至る主要幹線であると同時に、新千歳空港へのアクセス路線、札幌近郊の通勤輸送路線、そして本線区間では日本貨物鉄道（JR貨物）の貨物列車も運行されることから札幌都市圏と道外を結ぶ物流ルートとしての多彩な性格を併せ持つ。特に南千歳駅より北の区間は、北海道内では有数のドル箱路線で、列車運行本数が多くなっている。
JR北海道の道内完結路線で唯一全線が複線化（支線は除く）されている路線である。なお、函館本線と並列している白石駅 - 札幌駅間は互いに列車密度が高いため柔軟な運用ができるように専用の複線を走行している。
支線を含む全線が、室蘭本線の苫小牧駅 - 沼ノ端駅間と合わせてIC乗車カード「Kitaca」の利用エリアに含まれている。 支線である南千歳駅 - 新千歳空港駅間は加算運賃区間のため、キロ数で計算した運賃に20円が加算される。なお、この加算運賃は2019年（令和元年）9月末までは140円であった。
路線データ
管轄（事業種別）・区間（営業キロ） 北海道旅客鉄道（JR北海道）…第一種鉄道事業者 沼ノ端駅 - 白石駅間 56.6 km （基本計画の表示。線路名称上は苗穂駅 - 沼ノ端駅間） 南千歳駅 - 新千歳空港駅間 2.6 km 全区間、JR北海道本社鉄道事業本部の管轄となっている。 日本貨物鉄道（JR貨物）…第二種鉄道事業者 白石駅 - 沼ノ端駅間 (56.6 km) 軌間：1,067 mm（狭軌） 駅数：16駅（起終点駅含む） 一般駅：1駅（島松駅） 旅客駅：14駅 貨物駅：1駅（札幌貨物ターミナル駅） 信号場数：2か所 千歳線所属駅に限定した場合、沼ノ端駅（室蘭本線所属）・白石駅（函館本線所属）・札幌貨物ターミナル駅（函館本線所属）の3駅が除外され、一般駅1駅、旅客駅12駅、信号場2か所となる。 電化区間：全線電化（交流20,000 V・50 Hz） 複線区間：沼ノ端駅 - 白石駅間 単線区間：南千歳駅 - 新千歳空港駅間 閉塞方式：自動閉塞式 最高速度（2014年8月30日現在）： 120 km/h（白石駅 - 沼ノ端駅間） 95 km/h（南千歳駅 - 新千歳空港駅間） 保安装置：ATS-DN
歴史 1926年（大正15年）8月21日、北海道鉄道の「札幌線」（さっぽろせん）として敷設された路線である。連帯輸送面から見ると、札幌線は両端を国鉄室蘭本線・函館本線に制されたローカル線であったが、北海道炭礦鉄道により建設された室蘭本線が石炭輸送を重視して太平洋岸から石狩炭田に近い追分・岩見沢へと伸びていた都合上、それまで存在しなかった苫小牧 - 札幌間の短絡ルートとしての機能を果たした。札幌線開業時の沼ノ端駅 - 苗穂駅間は1日5往復で、客貨混合列車が主流だった。所要時間は沼ノ端駅 - 苗穂駅間が2時間20分、千歳駅 - 苗穂駅間は1時間30分だった。
日胆地区の住民による運動が続けられた結果、1934年（昭和9年）10月1日から室蘭本線の苫小牧駅 - 沼ノ端駅間、1940年（昭和15年）10月26日から函館本線の苗穂駅 - 札幌駅間にそれぞれ旅客列車が乗り入れを開始すると、苫小牧駅 - 札幌駅間が1日4往復の直通運転となり、所要時間も苫小牧駅 - 札幌駅間が約1時間30分となった。また、1935年（昭和10年）12月1日からは内燃気動車（ガソリンカー）501形（後の国鉄40350形）の運用を開始し、道内旅客列車無煙化の始めともなった。
太平洋戦争（大東亜戦争）中の1943年（昭和18年）8月1日、戦時輸送体制強化のため第十二航空艦隊司令部が置かれた千歳海軍航空隊基地を沿線にもつ札幌線は、戦争遂行上の兵員輸送や物資輸送のために国によって戦時買収され、国鉄千歳線となった。敗戦直後は、苫小牧駅 - 札幌駅間が1往復、苫小牧駅 - 苗穂駅間および苫小牧駅 - 千歳駅・恵庭駅間が数本のみであったが、1950年（昭和25年）10月1日には、戦時中と同じ苫小牧駅 - 札幌駅間4往復体制に戻った。1953年（昭和28年）12月からは全ての旅客列車・混合列車が札幌駅発着となった。
戦前、札幌と函館方面を結ぶ路線としては、小樽・倶知安経由の函館本線が幹線として機能していた。これは、千歳線の路盤の軟弱さや、急曲線を擁する北広島駅 - 苗穂駅間の線形の悪さが隘路となっていたためともいわれる。しかし、函館本線は急勾配を擁する長万部駅 - 小樽駅間、いわゆる「山線」がネックとなっており、これに比べ平坦な室蘭本線の長万部駅 - 沼ノ端駅間とこれに接続する千歳線区間、いわゆる「海線」は、戦中・戦後を通じ輸送力増強の見地から改良を加えられてきた。
1950年代から優等列車の設定も行われ、1960年代以降は30 km以上遠回りながら、函館山線よりも高速運転に適する条件から、函館 - 札幌間のメインルートの地位を確立する。1961年（昭和36年）10月1日にはサンロクトオのダイヤ改正で特急「おおぞら」が運行を開始するなど、輸送力増強が図られ続けた。なお、当初「おおぞら」は千歳線内は全駅通過、苫小牧と札幌に停車していた。
1965年（昭和40年）9月22日の千歳駅 - 恵庭駅間を皮切りに、1969年（昭和44年）9月25日までに恵庭駅 - 北広島駅間、美々駅 - 千歳駅間、植苗駅 - 美々駅間、沼ノ端駅 - 植苗駅間で順次複線化が行われた。1973年（昭和48年）9月9日には新札幌副都心開発計画に合わせて、線形が悪く輸送上のネックであった北広島駅 - 苗穂駅間の線路付け替えが行われ、全線複線化が完了。1980年（昭和55年）10月1日には全線が電化（交流20,000 V・50 Hz）と千歳空港駅（現在の南千歳駅）の開設が行われ、札幌都市圏の重要な通勤路線や札幌市内から千歳飛行場（旧千歳空港）へのアクセスルートとして、列車の増発や所要時間短縮などの輸送力増強が進められた。
1981年（昭和56年）10月1日に石勝線が開業。千歳空港駅（現・南千歳駅）で千歳線と接続し、札幌方面と新得・帯広・釧路方面を短絡するルートとなった。従来の根室本線優等列車の多くは札幌から函館本線を北上し、滝川から根室本線を南下して新得に至っていたが、それらほとんどが千歳線経由で石勝線に入って新得に向かうようになり、道東方面への幹線としての性格も併せ持つようになった。
1986年（昭和61年）11月1日に函館本線長万部駅 - 小樽駅間の山線から定期の優等列車（特急・急行）が全廃されて以降は、札幌方面と函館方面を結ぶ唯一の幹線ルートとして、特急「北斗」や寝台特急・夜行急行・高速貨物列車などが頻繁に運行され、線路の強化や高速化などが実施されている。
1987年（昭和62年）4月1日の国鉄分割民営化に伴い、当路線は北海道旅客鉄道（JR北海道）へと承継された。1992年（平成4年）7月1日には、同日に供用を開始した新千歳空港ターミナルビル新千歳空港自体は1988年（昭和63年）7月20日に開港していた。の地下へ乗り入れる単線の支線（空港線）が開業した。
2017年（平成29年）5月15日のJR北海道の公式発表によると、輸送量増に対して新札幌駅・千歳駅の耐震基準が1970年（昭和45年）以前の適用基準であるため、また新札幌駅ではコンクリート片が落下する事象が発生しているため、2017年度（平成29年度）から2021年度（令和3年度）にかけて高架橋の耐震工事の実施が予定されている。
年表 thumb|right|千歳線旧線跡（道道札幌恵庭自転車道線）から新線を見る（2007年6月）
北海道鉄道札幌線 1926年（大正15年）8月21日：北海道鉄道（2代）札幌線（さっぽろせん）として、沼ノ端駅 - 苗穂駅間 (62.6 km) が開業。同区間に（貨）植苗駅、美々駅、千歳駅、恵庭駅、島松駅、北広島駅、上野幌駅（初代）、（貨）大谷地駅、月寒駅読みは「つきさっぷ」。、東札幌駅を新設。 1931年（昭和6年）7月25日：苗穂駅 - 東札幌駅間が電化（直流1,500 V）され、定山渓鉄道の気動車が苗穂駅への片乗り入れを開始。 1934年（昭和9年）10月1日：室蘭本線の苫小牧駅 - 沼ノ端駅間に旅客列車乗り入れ開始。 1935年（昭和10年）12月1日：苗穂駅 - 苫小牧駅間にて内燃気動車（ガソリンカー）501形（国鉄40350形）運行開始。 1940年（昭和15年）10月26日：函館本線の苗穂駅 - 札幌駅間に旅客列車乗り入れ開始。
国有鉄道（官設鉄道） 1943年（昭和18年）8月1日：北海道鉄道（2代）が鉄道省に買収され、国有化。沼ノ端駅 - 苗穂駅間が千歳線となる。 1945年（昭和20年）11月4日：室蘭駅 - 苗穂駅間にて連合軍専用列車が運行開始。 1946年（昭和21年）11月10日：上野駅 - 札幌駅間直通の連合軍専用列車が、千歳線経由に変更。 1949年（昭和24年）6月1日：日本国有鉄道法施行に伴い、公共企業体日本国有鉄道（国鉄）に移管。 1955年（昭和30年）6月1日：全線気動車化完了。 1957年（昭和32年） 8月12日：定山渓鉄道が自社新製気動車による札幌駅への乗り入れを開始。 10月1日：定山渓鉄道が旅客列車による苗穂駅への乗り入れを廃止。それに伴い、苗穂駅 - 東札幌駅間の電化設備（直流1,500 V）を撤去。 1958年（昭和33年） 3月1日：千歳駅 - 恵庭駅間に長都仮乗降場を新設。 7月1日：長都仮乗降場が長都駅となる。 1959年（昭和34年） 6月6日：札幌駅 - 様似駅間（千歳線・日高本線経由）の準急「えりも」運行開始。 9月22日：札幌駅 - 室蘭駅・虻田駅（現在の洞爺駅）間の準急「ちとせ」運行開始。 1960年（昭和35年）7月1日：函館駅 - 札幌駅間（室蘭本線・千歳線経由）の気動車急行「すずらん」運行開始。 1961年（昭和36年） 1月14日：北広島駅 - 上野幌駅（初代）間に西の里信号場（初代）を新設。 10月1日：サンロクトオのダイヤ改正に伴い、函館駅 - 旭川駅間（室蘭本線・千歳線経由）の特急「おおぞら」運行開始。以降、主要列車が千歳線経由で運行されるようになる。 1964年：函館駅 - 釧路駅・網走駅間（室蘭本線・千歳線経由）の特急「おおとり」運行開始。 1965年（昭和40年） 9月22日：千歳駅 - 恵庭駅間が複線化。 10月1日：函館駅 - 旭川駅間（室蘭本線・千歳線経由）の特急「北斗」運行開始。 1966年（昭和41年）9月7日：恵庭駅 - 北広島駅間を複線化。 1968年（昭和43年） 8月23日：植苗駅 - 美々駅間が複線化。 10月1日：函館本線（貨物支線）の白石駅 - 新札幌駅（初代）間が開業し、同区間に（貨）新札幌駅（初代）を新設。 11月25日：美々駅 - 千歳駅間が複線化。 1969年（昭和44年） 9月25日：沼ノ端駅 - 植苗駅間が複線化。 11月1日：定山渓鉄道線の廃止に伴い、同鉄道の札幌駅乗り入れが終了。 1973年（昭和48年） 7月16日：新札幌駅（初代）を札幌貨物ターミナル駅に改称。 9月9日：北広島駅 - 白石駅 - 苗穂駅間（19.6 km・複線）の新線（すべて複線）が開業。上野幌駅が同区間に移転（2代目）。上野幌駅（2代目） - 白石駅間に新札幌駅（2代目）を新設。白石駅 - 苗穂駅間 (3.6 km) は函館本線との重複区間となり、苗穂駅 - 白石駅間が複々線化される。沼ノ端駅 - 植苗駅間を改キロ (-0.1 km) 。札幌貨物ターミナル駅が貨物支線の終着駅から本線の途中駅となり、貨物輸送における函館本線・千歳線の接続駅となる。 9月10日：旧線のうち、北広島駅 - 月寒駅間 (16.1 km) および東札幌駅 - 苗穂駅間 (3.1 km) が廃止され、同区間の西の里信号場（初代）、大谷地駅を廃止。月寒駅 - 東札幌駅間 (2.7 km) は白石駅での接続に変更され、函館本線（貨物線）に編入。 1976年（昭和51年）10月1日：月寒駅 - 東札幌駅間が廃止。月寒駅を廃止。 1980年（昭和55年） 7月10日：千歳市内の4.39 kmが高架化されるとともに千歳駅も高架上に移転。同区間の踏切6か所廃止。 10月1日：全線（沼ノ端駅 - 苗穂駅間）が電化（交流20,000 V・50 Hz）。美々駅 - 千歳駅間に千歳空港駅（旅客駅・直営駅）を新設。室蘭駅 - 札幌駅 - 旭川駅間のエル特急「ライラック」運行開始。 1981年（昭和56年）3月5日：沼ノ端駅 - 白石駅間と室蘭本線の沼ノ端駅 - 室蘭駅間に列車集中制御装置 (CTC) を導入。 1982年（昭和57年）3月1日：恵庭駅 - 島松駅間に恵み野駅を新設。 1986年（昭和61年） 3月3日：千歳空港駅 - 白石駅間の最高速度を、従来の100 km/hから120 km/hに引き上げられ、同時に千歳空港駅 - 札幌駅 - 旭川駅間のエル特急「ホワイトアロー」運行開始。 10月：線内で高速運転試験を実施し、N183系気動車を使用して146.9 km/hを記録した。 11月1日：新札幌駅（2代目） - 白石駅間に平和臨時乗降場を新設。函館本線（貨物支線）の白石駅 - 東札幌駅間廃止に伴い、東札幌駅を廃止。沼ノ端駅 - 千歳空港駅の最高速度を、従来の100 km/hから120 km/hに引き上げられる。これに合わせて室蘭本線の苫小牧駅 - 沼ノ端駅間も同様に最高速度が引き上げられる。これにより苫小牧発着となった「ホワイトアロー」が苫小牧駅 - 札幌駅 - 旭川駅間の全区間で120 km/h運転が可能になる。
民営化以後 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化に伴い、北海道旅客鉄道（JR北海道）が第一種鉄道事業者として全線を承継。同時に、日本貨物鉄道（JR貨物）が沼ノ端駅間 - 白石駅間の第二種鉄道事業者となる。経路の表示を白石駅 - 沼ノ端駅間 (56.6 km) に変更。平和臨時乗降場が平和駅となる。 1988年（昭和63年） 2月27日：線内の千歳空港駅 - 島松駅間で高速運転試験を実施し、NN183系気動車を使用して153.5 km/hを記録、この数字は国内の気動車では最高速度記録である。 3月13日：ダイヤ改正により、快速「空港ライナー」を運行開始。 11月3日：函館本線の琴似駅 - 苗穂駅間における連続立体交差事業が完成。これに伴い、札幌駅 - 苗穂駅間が4線・複々線化（函館本線・千歳線）。 1990年（平成2年）7月1日：長都駅 - 恵庭駅間にサッポロビール庭園駅を新設。 1991年（平成3年）3月16日：千歳駅 - 南千歳駅間の石勝線直通の普通列車でワンマン運転開始。 1992年（平成4年） 6月：苫小牧駅 - 白石駅間でATS-SN使用開始。 7月1日：南千歳駅 - 新千歳空港駅間 (2.6 km) の支線が開業。同区間に新千歳空港駅を新設。千歳空港駅が南千歳駅に改称。ダイヤ改正により、快速「空港ライナー」を快速「エアポート」に改称。「ライラック」の室蘭駅 - 札幌駅間は「すずらん」に分離。 1994年（平成6年） 3月1日：特急「スーパー北斗」の運行開始に伴い、沼ノ端駅 - 白石駅間の最高速度が130 km/hに引き上げられる。架線が130 km/h運転に対応していないため、電車の最高速度は従来のまま（120 km/h）であり、電車より気動車が速く走れる区間となっていた。 7月1日：北広島駅 - 上野幌駅間に西の里信号場（2代目）を新設。 2002年（平成14年）3月16日：札幌駅 - 旭川駅間の特急「スーパーホワイトアロー」が快速「エアポート」として新千歳空港駅 - 札幌駅間への直通運行を開始。同時に架線を改修し、電車でも南千歳駅 - 白石駅間で130 km/h運転が可能になる。 2007年（平成19年）10月1日：全線で駅ナンバリングを実施。 2008年（平成20年） 10月25日：全線でIC乗車券「Kitaca」を導入。 11月1日：長時間運転を見合わせる事象が発生した場合、JRの乗車券所持者に札幌市営地下鉄の乗車券を配布する代替輸送を開始。千歳線では新札幌駅で地下鉄東西線新さっぽろ駅からの乗車券を配布。 2009年（平成21年）3月14日：全線でIC乗車券「Kitaca」と「Suica」との相互利用開始。 2013年（平成25年） 3月23日：全線におけるIC乗車券「Kitaca」との相互利用サービスが、従来の「Suica」に加えて「PASMO」、「manaca」、「TOICA」、「PiTaPa」、「ICOCA」、「はやかけん」、「nimoca」、「SUGOCA」に拡大。 11月1日：特急「北斗」・「スーパー北斗」・「すずらん」の最高速度を120 km/hに減速。これに伴い、沼ノ端駅 - 南千歳駅間の最高速度が120 km/hに引き下げられる。 2014年（平成26年）8月30日：特急「スーパーとかち」、快速「エアポート」の最高速度を120 km/hに減速。これに伴い、南千歳駅 - 白石駅間の最高速度が120 km/hに引き下げられる。 2017年（平成29年）3月4日：美々駅が廃止され、美々信号場となる。 2018年（平成30年）11月9日：新札幌駅付近で信号機が線路上に倒壊する重大インシデントが発生。倒壊後最初に接近したのが減速中の普通列車であったため、手前で停止することができ負傷者は出なかった。運輸安全委員会による調査の結果、国鉄が1980年10月改正に先立って設置した際の施工不良が原因とされた鉄道重大インシデント調査報告書 - 運輸安全委員会、2019年12月19日。 2020年（令和2年）3月14日：以下の内容でダイヤ改正を実施。 特別快速「エアポート」を新設。 快速「エアポート」の本数を毎時4本から毎時5本に増発。 苫小牧 - 千歳間の下り始発列車を25分繰り上げ、苫小牧5:40発とする。 2024年（令和6年）3月16日：ダイヤ改正。内容は以下の通り。 快速「エアポート」の本数を日中毎時6本に増発。うち1本は特別快速、2本は北広島駅 - 新千歳空港駅間を各駅に停車する新設の「区間快速」とする。 千歳線を走る全特急が全車指定席になる。 千歳駅 - 苫小牧駅間でワンマン運転を開始。 2028年（令和10年）頃：北広島駅 - 上野幌駅間にFビレッジ駅を設置する予定。
運行形態 広域輸送 函館本線・室蘭本線とともに函館駅 - 札幌駅間を結ぶ幹線の一部で、特急「北斗」が1日11往復運転されており、これらを補完する形で札幌駅 - 室蘭駅間の特急「すずらん」が運転されている。またJR貨物の運行する貨物列車も多数運転されている。
また、札幌駅 - 南千歳駅間は石勝線・根室本線を経由して帯広・釧路方面を結ぶルートの一部で、特急「おおぞら・とかち」が運転される。
2020年3月13日までは、函館・釧路方面の列車と新千歳空港方面の列車を乗り継ぐ場合、一部を除き南千歳駅では同一ホームでの乗り換えとなっていた。
地域輸送 地域輸送に関しては函館本線（札幌 - 白石）および室蘭本線（沼ノ端 - 苫小牧）を合わせた札幌 - 新千歳空港・苫小牧で一体的な運行が行われており、線路名称上の終端駅である沼ノ端駅および白石駅を発着とする列車はない。このうち、4割程度の普通・快速列車が函館本線小樽方面に直通する。室蘭本線室蘭方面や札沼線（学園都市線）と直通運転する列車も少数設定されている。
空港連絡輸送として、新千歳空港駅から札幌・小樽方面への快速「エアポート」が1時間に6本（うち特別快速が1本、快速が3本、区間快速が2本）で運転されている。普通列車は日中は1時間に札幌駅 - 北広島駅間で2本、千歳駅 - 苫小牧駅間で1本程度運転されており、朝・夜の時間帯に限り、新千歳空港駅発着の普通列車も設定される。
日中時間帯の「エアポート」は全て先発・先着であり、途中駅で特急列車に追い抜かれず先着する。大半の普通列車は北広島駅で快速と相互に接続する。列車待避のできる駅・信号場は美々信号場・南千歳駅・千歳駅・サッポロビール庭園駅・島松駅・北広島駅・上野幌駅・白石駅である（ただし白石駅は札幌方面のみ待避可能）。
サッポロビール庭園駅では主に朝と深夜にかけて、一部の普通列車が同駅を通過する。また、2024年3月までは植苗駅も同様に一部の普通列車が通過していたが同月のダイヤ改正で全ての普通列車が停車するようになった。
かつて南千歳〜植苗駅間にあった美々駅は、利用客の減少により2017年（平成29年）3月4日に廃止され、美々信号場となった。
千歳駅発着で南千歳駅から石勝線の追分駅・新夕張駅と、室蘭本線の苫小牧・室蘭方面に直通する普通列車がある。この列車はワンマン運転を実施している。なお、これらの石勝線・室蘭本線直通のワンマン列車も千歳駅・南千歳駅では全ドアより乗降できる。
千歳線を含む札幌駅 - 苫小牧駅間において、2025年（令和7年）3月15日改正ダイヤの日中の1時間あたりの平均運転本数は以下の通り。
+日中の運行パターン種別＼駅名……… 運行本数 特急「北斗」「すずらん」 1本 室蘭・函館方面 特急「おおぞら」「とかち」 1本 石勝線直通特別快速「エアポート」 小樽方面直通 1本 →新千歳空港駅快速「エアポート」 一部小樽方面直通 3本 →新千歳空港駅区間快速「エアポート」 2本（北広島 - 新千歳空港間各駅停車） →新千歳空港駅普通 一部小樽方面直通 2本 1本 一部室蘭方面直通 0-1本 石勝線直通
寝台特急以外の臨時列車 千歳線には臨時列車も数本運転されている。過去に運転された列車は以下の通り。 優駿浪漫号：使用される車両は不定で、2007年（平成19年）時点ではニセコエクスプレス車両が使用されている。最短編成はキハ40系1両だったこともあり、札幌駅発着の列車では異例であった。 ヘルシーウォーキング号 道南さくらエクスプレス：2011年（平成23年）のゴールデンウィークにノースレインボーエクスプレス車両で運転。
使用車両 現在の車両 電車 785系：特急「すずらん」で運用。1990年（平成2年）9月1日から2007年（平成19年）9月30日までは特急「スーパーホワイトアロー」でも運用。 789系1000番台：特急「すずらん」で運用。 721系 731系：快速「エアポート」以外で運用。ただし、新千歳空港発着の普通列車には充当される場合もある。 733系 735系：快速「エアポート」以外で運用。ただし、新千歳空港発着の普通列車には充当される場合もある。 737系：苫小牧駅を越えて運行される朝の札幌発東室蘭行き・夜の東室蘭発札幌行きの1往復のほか、千歳駅発着の室蘭本線直通列車に充当される。千歳駅発着列車のみワンマン運転。
気動車 キハ261系1000番台：特急「北斗」、「おおぞら」、「とかち」で運用。 H100形：千歳駅 - 南千歳駅間の石勝線直通列車で運用。ワンマン運転。
ハイブリッド車 E001形：夏季から春季にわたり、千歳線・白老及び登別方面でクルーズトレイン「TRAIN SUITE 四季島」として運行。
貨物列車 DF200形
過去の車両 電車 781系：1980年（昭和55年）10月1日から2002年3月まで特急「ライラック」、1986年（昭和61年）3月6日から1990年（平成2年）8月31日まで特急「ホワイトアロー」、そのほか「エアポート」で運用。 711系
気動車 501形（40350形）：1935年（昭和10年）12月1日から運用。 キハ21形 キハ22形：準急「とうや」、準急「日高」、急行「いぶり」などで運用。 キハ40系 キハ55系 キハ56系：1988年（昭和63年）7月1日から2000年（平成12年）まで快速「ミッドナイト」などで運用。 キハ80系：1972年（昭和47年）3月15日から1986年（昭和61年）10月31日まで特急「北斗」、1981年（昭和56年）10月1日から1982年（昭和57年）9月まで特急「おおぞら」、1964年（昭和39年）10月1日から1986年（昭和61年）10月31日まで特急「おおとり」、1968年（昭和43年）10月1日から1971年（昭和46年）6月30日まで特急「エルム」で運用。 キハ183系：1981年（昭和56年）10月から2001年（平成13年）まで特急「おおぞら」、1983年（昭和58年）から2018年（平成30年）3月16日まで特急「北斗」、1990年（平成2年）9月から2009年（平成21年）まで特急「とかち」、1981年（昭和56年）から1993年（平成5年）3月と2001年（平成13年）7月1日から2008年（平成20年）8月まで特急・急行「まりも」、2000年12月から2002年（平成14年）12月1日まで快速「ミッドナイト」で運用。 キハ281系：1994年（平成6年）3月1日から2022年（令和4年）9月30日まで特急「北斗」で運用。 キハ283系：2023年（令和5年）10月31日まで特急「スーパー北斗」で、1997年（平成9年）3月22日から2022年（令和4年）3月11日まで特急「おおぞら」で運用。 キハ150形 キハ141系
客車 14系：1982年（昭和57年）11月15日から「まりも」、1988年（昭和63年）3月13日から2016年（平成28年）3月21日まで急行「はまなす」で運用。 24系：1988年（昭和63年）3月13日から2015年（平成27年）3月14日まで寝台特急「北斗星」、1988年（昭和63年）3月13日から2016年（平成28年）3月21日まで急行「はまなす」、1989年（平成元年）7月から2015年（平成27年）3月まで寝台特急「トワイライトエクスプレス」で運用。 E26系：1999年（平成11年）7月17日から2016年（平成28年）まで寝台特急「カシオペア」で運用。
機関車 DD51形：1988年（昭和63年）3月13日から2015年（平成27年）3月14日まで寝台特急「北斗星」、1999年（平成11年）7月17日から2016年（平成28年）まで寝台特急「カシオペア」、1989年（平成元年）7月から2015年（平成27年）3月まで寝台特急「トワイライトエクスプレス」の牽引機として運用。
利用状況 輸送密度 区間ごとの輸送密度は以下の通り。なお、2012年（平成24年）以降JR北海道が公表しているデータについては、実質的に一体化した運用を行っている室蘭本線（苫小牧駅 - 沼ノ端駅間）と合算したものが公表されている。