JR北海道津軽海峡線に存在する1985年に貫通、1988年に営業開始した海底トンネルである。開業当時は世界一の長さであった。現在でも鉄道トンネルにおいては(全長が)世界一である。(海底部分の世界一はユーロトンネル)
寝台特急のカシオペア、トワイライトエクスプレス、北斗星。夜行急行はまなすが走るなど、もはや日本でも数少なくなった夜行客車列車が今でも多く走行している。
この区間を走行する普通列車は存在せず、昼間は特急「白鳥」がメインの移動手段となる。このため木古内~蟹田駅間では普通乗車券(青春18きっぷ含む)のみの乗車が認められる。
建設当時、既に東京-北海道圏の移動は航空機が中心となっており、存在意義について明らかに無用であるとの声もあったが、旅客はともかくとして、貨物輸送は航空便や船舶より天候にそれほど左右されないこともあって北海道と本州を結ぶ重要な輸送手段となっている(現在でも旅客列車より本数が多い)。
トンネル自体は新幹線規格で建設されており、現在、北海道新幹線の建設が急ピッチで進められており、開業後の動向が注目されている(夜行、貨物列車の扱いなど)。