全線非電化、単線区間。
キハ120による普通列車のみの運転で、江津駅-浜原駅間と口羽駅-三次駅間が5往復、浜原駅-口羽駅間が4往復で、5時間以上運行されない時間帯がある。
最終列車も江津発18時台・三次発19時台と非常に早い。
1930年に、島根県側の江津駅－川戸駅間がまず開業、その後1937年までに浜原駅まで伸びたものの、長年この駅が島根県側の終点になってしまっていた。しかも、広島県側については、1955年になってようやく三次駅-式敷駅間が開業する有様で、さらに口羽駅まで伸びたのは1963年のことだった。そして残りの浜原駅-口羽駅が開業したのは、1975年になってからであり、全線開業まで45年もかかってしまった。江の川に沿って線路を敷いたのは良かったが、結果、恐ろしく遠回りになってしまった。その上、沿線は過疎化が相当進んでおり、挙げ句の果てには輸送密度が2012年現在では、JRの運行中の路線で最下位となっている有様。
それまで最下位であったJR東日本の岩泉線が土砂崩れで運行休止し、さらには東日本大震災で被災し、復旧の目処が立たないまま2014年4月1日に廃止されたため、完全に輸送密度最下位の路線となってしまった。
つまり、超が三つ付くほどのローカル線である。
そのため廃止論も度々取りざたされている。
2010年4月には、JR西日本の社長が会見において、赤字ローカル線のバス転換を打ち出すという発言をすることもあった（どの路線とは言及していない）。
そんな三江線であるが、2012年になって突如萌えキャラが登場し、一部で話題になっている。
その名も「石見みえ」。
トミーテックの『鉄道むすめ』との関連性は無いが、今後が気になるところである。
ちなみに三江線は民営化後も度々自然災害による不通が見舞われてるものの、その都度全線が復旧している。
そして廃線へ
利用者が全く増えないどころか、減少しているため、2016年9月1日についにJR西日本は三江線の廃止を表明、2018年3月31日をもって廃止する事となった。JR発足後、本州で100kmを超える鉄道の全線廃止は初となる。
