概要
JR宗谷本線の新旭川駅から分岐し、釧網本線の網走駅までを結ぶ全長234.0kmの路線。全線単線非電化。
上川と白滝の間に聳える石北峠が難所であったため、網走地域の鉄道路線はまず十勝方面（池田駅）から陸別、足寄を経由して野付牛（現在の北見）、網走に至るルートが開通、続いて名寄から興部、紋別を経由して遠軽に至って北見に抜けるルートが開通した後、現在の旭川から上川と白滝を経由して遠軽に繋がるルートが開通した。それぞれ後年池北線、名寄本線と呼ばれる路線で、国鉄末期に特定地方交通線指定され廃止（池北線は三セク化され北海道ちほく高原鉄道となったがやはり廃止）されている。
この経緯から、遠軽駅でスイッチバックする形をとっている。
また遠軽と北見の間に位置する常紋トンネルもなかなかの難工事となったが、このトンネルは当時許されていた網走監獄の囚人に重労働を課し、多数の囚人の犠牲の元に建設されたという経緯があり、未だに心霊の噂が絶えない場所となっている。周辺に慰霊碑が立っている。
起点の新旭川駅からは、普通・快速列車は2駅隣の旭川駅まで、特急列車は旭川駅(2往復)・札幌駅(2往復)まで乗り入れている。そのほか、普通列車は運行系統が上川駅、遠軽駅で分けられている。
上川～遠軽間を通しで運転する列車は特急「オホーツク」・「大雪」計4往復、特別快速「きたみ」1往復、普通列車1往復のみと非常に少ない。
冬場にはタマネギを運ぶ貨物列車の運行もあり、特に後者は「玉ねぎ列車」と呼ばれ、特に北見網走近辺の道民や鉄道ファンにとっての冬の風物詩のひとつとして親しまれている。
なお上川～白滝間は、在来線の定期旅客列車が運行する路線としては、JR最長の駅間になっている。
停車駅一覧
- ●：停車 ▲：一部列車が停車 ｜：通過
- 駅番号で( )になっているものは、駅番号設定後に駅から格下げされた信号場
| 駅番号 | 駅名 | 普通 | 特快きたみ | 特急 | 乗り換え路線 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A28 | 旭川 | ● | ● | ● | ||
| A29 | 旭川四条 | ● | ▲ | ｜ | ||
| A30 | 新旭川 | ● | ▲ | ｜ | 宗谷本線(名寄方面) | |
| A31 | 南永山 | ● | ▲ | ｜ | ||
| A32 | 東旭川 | ● | ▲ | ｜ | ||
| A34 | 桜岡 | ● | ▲ | ｜ | ||
| A35 | 当麻 | ● | ● | ｜ | ||
| A37 | 伊香牛 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A38 | 愛別 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A39 | 中愛別 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A40 | 愛山 | ▲ | ｜ | ｜ | ||
| A41 | 安足間 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A43 | 上川 | ● | ● | ● | ||
| 中越信号場 | ｜ | ｜ | ｜ | |||
| 上越信号場 | ｜ | ｜ | ｜ | |||
| 奥白滝信号場 | ｜ | ｜ | ｜ | |||
| A45 | 白滝 | ● | ● | ▲ | ||
| (A47) | 下白滝信号場 | ｜ | ｜ | ｜ | ||
| A48 | 丸瀬布 | ● | ● | ▲ | ||
| A49 | 瀬戸瀬 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A50 | 遠軽 | ● | ● | ● | ||
| A51 | 安国 | ● | ● | ｜ | ||
| A53 | 生田原 | ● | ● | ● | ||
| (A54) | 金華信号場 | ｜ | ｜ | ｜ | ||
| A55 | 西留辺蘂 | ● | ｜ | ｜ | ||
| A56 | 留辺蘂 | ● | ● | ● | ||
| A57 | 相内 | ● | ● | ｜ | ||
| A58 | 東相内 | ● | ● | ｜ | ||
| A59 | 西北見 | ● | ● | ｜ | ||
| A60 | 北見 | ● | ● | ● | ||
| A61 | 柏陽 | ● | ｜ | |||
| A62 | 愛し野 | ● | ｜ | |||
| A63 | 端野 | ● | ｜ | |||
| A64 | 緋牛内 | ● | ｜ | |||
| A65 | 美幌 | ● | ● | |||
| A66 | 西女満別 | ▲ | ｜ | |||
| A67 | 女満別 | ● | ● | |||
| A68 | 呼人 | ● | ｜ | |||
| A69 | 網走 | ● | ● | 釧網本線 |
