JR西日本の路線のひとつで、博多駅と山陽新幹線博多総合車両所隣接の博多南駅(福岡県春日市)の間を結ぶ。本来この路線は博多総合車両所への回送線(現在は九州新幹線の本線)であったが、沿線住民(特に福岡県筑紫郡那珂川町)の要望により1990年から営業を開始した。
営業上在来線ではあるが、全列車特急列車扱いのため普通運賃のほかに特急料金100円を加算している(博多～博多南間普通運賃190円+特急料金100円計290円)。なお、博多南線開業により那珂川町中心部から博多駅までの所要時間が大幅に短縮され、博多南駅周辺の宅地化が進んだ。(開業前はバスで約1時間かかった。また、天神へはバスを利用して西鉄天神大牟田線の大橋駅での乗り換えが必要だった)。
運行車両は博多南駅のホームの有効長の関係で8両編成までの車両(100系・700系7000番台・500系7000番台)が使用されており、博多駅到着後、そのままひかりレールスターやこだまに列車変更して出発する。
2011年3月の九州新幹線開業後、ダイヤがどうなるか沿線住民は心配していたが、現状維持ダイヤで運行される事が判明した(ただし休日2本のみ削減)
今までは「こだま」などのモノクラス車両の列車しか走ってなかった博多南線であったが、九州新幹線開業後、「さくら」・「みずほ」用のN700系7000・8000番台も運用に入ったためグリーン車を利用することも可能となった。ただし、博多～博多南間で1240円のグリーン料金が発生するのでご注意を。
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上越新幹線 越後湯沢-ガーラ湯沢間でこれと同形態で運用されているが、こちらはスキー客が大半の冬限定。
