大糸線（おおいとせん）は、長野県松本市の松本駅から新潟県糸魚川市の糸魚川駅に至る鉄道路線（地方交通線）である。松本駅 - 南小谷駅間は東日本旅客鉄道（JR東日本）が、南小谷駅 - 糸魚川駅間は西日本旅客鉄道（JR西日本）がそれぞれ管轄する。
概要 北アルプス（飛騨山脈）の東側を通る路線で、長野県大町市以南は高瀬川、その北は日本海へと注ぐ姫川に沿っている。沿線には立山黒部アルペンルートの東の玄関口である大町市を控え、仁科三湖（木崎湖・中綱湖・青木湖）などの行楽地やスキー場も多く、白馬岳などへの登山者の足でもある。また、松本市・安曇野市など沿線都市への通勤・通学路線としても機能している。広域輸送としては主に新宿駅と名古屋駅（臨時のみ）から中央本線・篠ノ井線を経由して特急列車が直通している。
本路線の南小谷駅 - 糸魚川駅間はJR西日本が管轄するが、JR西日本の在来線との接続がなく、管内で孤立した路線となっている。これは、2015年の北陸新幹線長野駅 - 金沢駅間の開業により、当路線の終点である糸魚川駅を含む北陸本線金沢駅 - 直江津駅間が並行在来線として経営分離されたためで、JR東日本の在来線およびえちごトキめき鉄道と、北陸新幹線のJR西日本所管区間のみに接続している。同区間については地元自治体との協議も予定されていた北陸の赤字路線で対策協議 JR西の佐々木社長 - 47NEWS（ソースは共同通信、2010年12月1日付）が、引き続きJR西日本が管轄、糸魚川駅など新潟県の上越地方と長野県の北アルプス地域を結ぶアクセス路線となっている。
2022年2月3日に、JR西日本は、利用の減少している南小谷駅 - 糸魚川駅間についての存廃議論（バス転換などを含めた協議）を翌3月から開始すると発表した。
2024年6月1日からは白馬駅 - 糸魚川駅間にて増便バスを運行している（後節も参照）。
2025年3月から交通系ICカードSuicaエリアが松本駅 - 穂高駅間の各駅に拡大され、2026年3月には信濃大町駅と白馬駅にも導入された。
JR東日本区間のラインカラーはパープル。
路線データ 管轄・路線距離（営業キロ）：全長105.4 km 東日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）： 松本駅 - 南小谷駅間70.1 km 西日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）： 南小谷駅 - 糸魚川駅35.3 km 軌間：1,067 mm 駅数：41（JR東日本33駅、JR西日本8駅。起終点駅含む、JR西日本は南小谷駅を除く） 大糸線所属駅に限定した場合、篠ノ井線所属の松本駅『停車場変遷大事典 国鉄・JR編』JTB 1998年 が除外され、40駅（JR東日本32駅、JR西日本8駅）となる。終点の糸魚川駅はかつて北陸本線所属だったが、同線がえちごトキめき鉄道日本海ひすいラインに移管されたため、本路線の駅として計上されている。 複線区間：なし（全線単線） 電化区間：松本駅 - 南小谷駅間（直流1,500 V） 閉塞方式：自動閉塞式（特殊） 運転指令所： 松本駅 - 南小谷駅：長野総合指令室 南小谷駅 - 糸魚川駅：金沢総合指令所（北陸広域鉄道部糸魚川CTC） 最高速度： 松本駅 - 信濃大町駅間：95 km/h 信濃大町駅 - 南小谷駅間：85 km/h 南小谷駅 - 中土駅間：65 km/h 中土駅 - 小滝駅間：85 km/h 小滝駅 - 糸魚川駅間：65 km/h 大都市近郊区間：松本駅 - 白馬駅間（東京近郊区間） IC乗車カード対応区間 Suica首都圏エリア（JR東日本）：東京近郊区間と同じ Suica・PASMOなどの交通系ICカードが利用可能な駅は松本駅 - 穂高駅の各駅と信濃大町駅、白馬駅のみであり、これら以外の各駅では利用できない。なお、信濃大町駅または白馬駅を区間に含むSuica定期券の場合、Suica改札機未設置駅（有明駅 - 南大町駅、北大町駅 - 飯森駅）での乗降は特殊な取り扱いとなる。 ICOCAエリア（JR西日本）：なし
松本駅 - 南小谷駅間はJR東日本松本事業本部（線路設備管理は同社長野事業本部）、南小谷駅 - 糸魚川駅間はJR西日本金沢支社北陸広域鉄道部の管轄である。ただし、会社境界駅である南小谷駅はJR東日本の管理駅で、南小谷駅北方にある上り場内信号機（松本起点70.616 km地点）が線路上の境界となっている。また、糸魚川駅（在来線）構内はえちごトキめき鉄道が管理している。国鉄時代は松本駅 - 北小谷駅間が長野鉄道管理局、平岩駅 - 糸魚川駅間が金沢鉄道管理局の管轄であった。
歴史 松本駅 - 信濃大町駅間は、信濃鉄道（現在のしなの鉄道とは無関係）により開業した。信濃大町駅 - 糸魚川駅間は国により建設され、大糸南線の信濃大町駅 - 中土駅間と大糸北線の小滝駅 - 糸魚川駅間が1935年（昭和10年）に開通した。松本駅 - 糸魚川駅間が全通して大糸線となったのは1957年（昭和32年）である。江戸時代に整備された千国街道は大町と安曇追分の間に池田通りと松川通りの二つのルートが存在したが - 景観あづみの〜安曇野百選、屋敷林と歴史的まちなみ、三角島ふるさとの 森プロジェクト、信濃鉄道は松川通りに沿って建設された。
「大糸線」の路線名は、信濃大町以南が信濃鉄道であった時代に、国によって信濃大町と糸魚川を結ぶ路線として建設されたことに由来する。全通以前に信濃鉄道は国有化されていたが、「大糸」の路線名は買収区間も含めてそのまま踏襲された。旧国鉄やJRの路線で、複数の地名から一文字ずつを取って付けられた路線名称は原則として音読みするが、例外的に大糸線と米坂線は両方の漢字を訓読みする。
信濃鉄道 1915年（大正4年） 1月6日：信濃鉄道 松本市駅（現・北松本駅） - 豊科駅間（6.7 M≒10.78 km）が開業。松本市駅、梓橋停留場（現・梓橋駅）、明盛駅（現・一日市場駅）、豊科駅が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年1月12日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 4月5日：南松本駅 - 北松本駅間（0.4 M≒0.64 km）が延伸開業。貨物駅として南松本駅（松本駅隣接、現在の南松本駅とは別）が開業。松本市駅が北松本駅に改称[ 「軽便鉄道停車場名称変更並運輸開始」『官報』1915年4月9日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 5月1日：明盛駅が一日市場駅に改称[ 「軽便鉄道停車場名改称」『官報』1915年5月4日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。中萱停留場が開業[ 「軽便鉄道停留所設置」『官報』1915年5月6日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 6月1日：豊科駅 - 柏矢町駅間（1.7 M≒2.74 km）が延伸開業。柏矢町駅が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年6月4日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 7月15日：柏矢町駅 - 穂高駅間（1.2 M≒1.93 km）が延伸開業。穂高駅が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年7月23日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 8月8日：穂高駅 - 有明駅間（1.4 M≒2.25 km）が延伸開業。有明駅が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年8月13日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 9月16日：梓橋停留場が駅に変更。 9月29日：有明駅 - 池田松川駅（現・信濃松川駅）間（4.7 M≒7.56 km）延伸開業。細野停留場、池田松川駅が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年10月2日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 10月1日：島内駅が開業[ 「軽便鉄道停車場設置」『官報』1915年10月6日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 11月2日：池田松川駅 - 信濃大町駅（初代）間（4.6 M≒7.40 km）が延伸開業。常盤沓掛停留場（現・安曇沓掛駅）、常盤停留場（現・信濃常盤駅）、信濃大町駅（初代）が開業[ 「軽便鉄道運輸開始」『官報』1915年11月6日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 11月16日：アルプス追分停留場（のちの安曇追分停留場、現・安曇追分駅）が開業[ 「軽便鉄道停留場設置」『官報』1915年11月19日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1916年（大正5年） 7月5日：仏崎駅 - 信濃大町駅（2代目）間（1.1 M≒1.77 km）が延伸開業。信濃大町駅（2代目）開業に伴い、信濃大町駅（初代）が仏崎駅に改称[ 「軽便鉄道運輸開始並停車場改称」『官報』1916年7月8日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 9月18日：松本駅 - 北松本駅間の旅客営業開始。南松本駅が松本駅に改称[ 「軽便鉄道旅客運輸開始並停車場名改称」『官報』1916年9月29日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1917年（大正6年）10月13日：仏崎駅が廃止[ 「軽便鉄道停車場廃止」『官報』1917年10月20日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1919年（大正8年）7月10日：アルプス追分停留場が安曇追分停留場に改称[ 「軽便鉄道停留場名改称」『官報』1919年7月23日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1925年（大正14年）10月13日：大町以北の町村により大糸線促成同盟会が結成される『小谷村誌 社会編』（1993年9月30日、小谷村誌刊行委員会発行）892ページ。。 1926年（大正15年） 1月8日：松本駅 - 信濃大町駅間が電化歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR 9号、10頁。 4月14日：島高松停留場島高松の開業年はえきねっとなどでは大正12年（1923年）としているが、『[ 大正十二年 長野県統計書]』（国立国会図書館デジタルコレクションより）には駅名の記載なし。・南豊科停留場が開業[ 「地方鉄道運輸開始」『官報』1926年4月26日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 9月30日：安曇追分停留場が駅に変更。 1930年（昭和5年） 4月1日：営業距離をマイル表記からメートル表記に変更（21.8 M→35.1 km）。 10月28日：おかめ前停留場（現・北細野駅）が開業。 1931年（昭和6年）8月24日：青島停留場が開業。 1933年（昭和8年）6月23日：松本駅 - 北松本駅間に北松本臨時貨物積卸場が開業。 1934年（昭和10年）2月1日：昭和停留場（現・南大町駅）が開業。 1936年（昭和11年）10月26日：北松本臨時貨物積卸場が廃止。
大糸南線 1929年（昭和4年）9月25日：大糸南線 信濃大町駅 - 簗場駅間（7.0 M≒11.26 km）が開業。信濃木崎駅、海ノ口駅、簗場駅が開業[ 「鉄道省告示第184号・第185号」『官報』1929年9月21日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1930年（昭和5年） 4月1日：営業距離をマイル表記からキロメートル表記に変更（7.0 M→11.2 km）。 10月25日：簗場駅 - 神城駅間 (8.9 km) が延伸開業。神城駅が開業[ 「鉄道省告示第267号・第268号」『官報』1930年10月16日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。サムネイル|1930年（昭和5年）開業日の神城駅 1932年（昭和7年）11月20日：神城駅 - 信濃森上駅間 (6.4 km) が延伸開業。信濃四ッ谷駅（現・白馬駅）、信濃森上駅が開業[ 「鉄道省告示第466号・第467号」『官報』1932年11月15日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。サムネイル|1935年（昭和10年）11月29日、南小谷駅開業式に集う人々を姫川対岸より望む 1935年（昭和10年）11月29日：信濃森上駅 - 中土駅間 (12.5 km) が延伸開業。南小谷駅、中土駅が開業[ 「鉄道省告示第536号・第537号」『官報』1935年11月12日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。サムネイル|1935年（昭和10年）11月開業当時の南小谷駅。宅扱貨物の宣伝に努めた。 1937年（昭和12年）6月1日：松本駅 - 信濃大町駅間の信濃鉄道線を国有化して編入[ 「鉄道省告示第165号・第166号」『官報』1937年5月21日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 停留場が駅に変更される。おかめ前停留場が北細野駅に、池田松川駅が信濃松川駅に、常盤沓掛停留場が安曇沓掛駅に、常盤停留場が信濃常盤駅に、昭和停留場が南大町駅に改称。青島停留場が廃止。蒸気機関車3両、電気機関車3両、電車10両、貨車48両を引き継ぐ[ 『鉄道統計. 昭和12年度』]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1939年（昭和14年） 4月21日：午前9時17分姫川右岸の風張山が崩壊し、信濃森上駅 - 南小谷駅間が不通となる小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。 8月7日：4月21日の山腹崩壊により「当分ノ間」信濃森上駅 - 中土駅間の一般運輸営業を停止[ 「鉄道省告示第134号」『官報』1939年（昭和14年）8月7日]、内閣印刷局（国立国会図書館デジタルコレクション）。南小谷村・中土村・北小谷村の要望により、宅扱貨物及び小口扱貨物による生活必需品の運送を同年11月30日まで自動車代行にて行う。 1940年（昭和15年） 1月19日：同日より再び生活必需品の冬季代行運送を馬橇にて実施する[ 「鉄道省告示第20号」『官報』1940年（昭和15年）1月19日]、内閣印刷局（国立国会図書館デジタルコレクション）小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。 11月1日：信濃森上駅 - 中土駅間の一般運輸営業を再開[ 「鉄道省告示第237号」『官報』1940年（昭和15年）10月31日]、内閣印刷局（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1942年（昭和17年）12月5日：南神城駅が開業歴史でめぐる鉄道全路線 国鉄・JR 9号、11頁。 1945年（昭和20年）7月15日：水害により信濃森上駅 - 南小谷駅間が同日から18日間、南小谷駅 - 中土駅間は20日間不通となる小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。 1947年（昭和22年）12月1日：川内下仮乗降場（現・白馬大池駅）が開業。 1948年（昭和23年）9月25日：川内下仮乗降場が駅に変更され、白馬大池駅に改称。 1952年（昭和27年）7月1日：南小谷駅 - 中土駅間において築堤が崩壊し、3か月間不通となる小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。
大糸北線 1934年（昭和9年）11月14日：大糸北線 糸魚川駅 - 根知駅間 (10.0 km) が開業。頸城大野駅、根知駅が開業[ 「鉄道省告示第549号・第550号」『官報』1934年11月9日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1935年（昭和10年）12月24日：根知駅 - 小滝駅間 (3.6 km) が延伸開業。小滝駅が開業[ 「鉄道省告示第599号・第600号」『官報』1935年12月19日]（国立国会図書館デジタルコレクション）。 1938年（昭和13年）1月3日：小滝駅を出発した列車が雪崩で立ち往生したところに再度雪崩発生。二両編成の列車が埋没するも乗客は小滝駅に避難して無事列車、雪崩に埋まる『東京朝日新聞』（昭和13年1月4日）『昭和ニュース辞典第6巻 昭和12年-昭和13年』p225 昭和ニュース事典編纂委員会 毎日コミュニケーションズ刊 1994年。
全通以後
1957年（昭和32年）8月15日：中土駅 - 小滝駅間 (17.7 km) が延伸開業し全通。大糸北線・新規開業区間が大糸南線に編入され、大糸線に改称全通当初、新規開業区間は小型のC56形蒸気機関車による混合列車3往復のみの運転とされた。大糸線を経由すると当時の距離的には関東・北陸間最短ルートとなったが、丙線および簡易線規格で輸送力の容量が低く、線内いずれかの駅始発または到着の貨物のみの取り扱いとして、通過貨物列車のルートとして利用しない措置が取られた（『鉄道ピクトリアル』No.75（1957年）p18-20『大糸線全通』による）。。北小谷駅、平岩駅が開業。 1959年（昭和34年）7月17日：信濃大町駅 - 信濃四ツ谷駅間が電化され、電車運転区間を延伸。着工決定から僅か3か月余りで24.6 kmを突貫電化した電気車研究会『鉄道ピクトリアル』No.709（2001年）p15,16,21による。徹底節約のため、木製架線柱、電気設備などの資材ほぼすべてを他線区からの中古品転用で賄い、架線は本来側線用の低規格品で間に合わせた。車両については従来から大町駅以南で運行していた編成の運用替えで、増備なしで済ませている。。沿線観光開発進展に伴う輸送力増強が目的で、以後の電化延伸も同主旨による。 1960年（昭和35年）7月20日：信濃四ツ谷駅 - 信濃森上駅間が電化。北大町駅、稲尾駅、飯森駅が開業。 1961年（昭和36年） 3月28日：蒸気機関車牽引の客車列車につき気動車置き換えを完了。客貨分離し、旅客列車無煙化を達成。 5月1日：大糸線管理所を開設。 12月23日：千国崎仮乗降場（現・千国駅）が開業。 1962年（昭和37年）12月25日：千国崎仮乗降場が駅に変更され、千国駅に改称。 1964年（昭和39年）4月1日：大糸線管理所を大糸線南部管理所に組織変更。 1965年（昭和40年） 3月31日：大糸線南部管理所廃止。機能は松本運転所に移管。 7月13日：集中豪雨により梓川にかかる橋脚が傾くなどの被害「土砂くずれ、ダム状態」『日本経済新聞』昭和40年7月14日15面。 1966年（昭和41年）1月20日：全線でATS（車内警報装置）を使用開始。 1967年（昭和42年） 5月19日：信濃森上駅 - 南小谷駅間の電化着工小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。総工費7億3千万円、工事担当は大阪電気工事局。 12月20日：信濃森上駅 - 南小谷駅間が電化。 1968年（昭和43年） 7月19日：全線で腕木式信号機から色灯式信号機に変更される。 10月1日：信濃四ツ谷駅が白馬駅に改称。 1971年（昭和46年）4月：特急「あずさ」の信濃大町駅までの季節延長運転開始。 1977年（昭和52年）4月4日：小滝駅 - 平岩駅間で線路上に落ちていた直径80 cmの大石に列車が乗り上げ、脱線した「線路に大石、脱線 国鉄大糸線、全面不通に」『読売新聞』1977年4月4日夕刊8ページ。 1982年（昭和57年）11月15日：特急「あずさ」の大糸線乗り入れを定期化し、運転区間を南小谷駅へ延伸小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。 1983年（昭和58年） 3月25日：全線に列車集中制御装置 (CTC) が導入。白馬大池駅、中土駅、北小谷駅が無人化。 12月14日：松本駅 - 南小谷駅間への特急「しなの」の乗り入れ開始小谷村鉄道開業50年の歩み編纂委員会編、『小谷村鉄道50年の歩み』、1987年（昭和62年）1月25日、南小谷駅。 1985年（昭和60年）12月24日：臨時駅としてヤナバスキー場前駅が開業。 1986年（昭和61年）11月1日：姫川駅が開業。
民営化以後 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化により、松本駅 - 南小谷駅間を東日本旅客鉄道（JR東日本）が、南小谷駅 - 糸魚川駅間を西日本旅客鉄道（JR西日本）が継承。日本貨物鉄道（JR貨物）が松本駅 - 信濃大町駅間の第二種鉄道事業者となる。信濃大町駅 - 糸魚川駅間の貨物営業廃止。運行管理は引き続き松本CTC指令で行われ、南小谷 - 糸魚川間の運行管理はJR西日本からJR東日本に委託される。 1993年（平成5年） 3月18日：南小谷駅 - 糸魚川駅間でワンマン運転開始ジェー・アール・アール『JR気動車客車編成表 2011』交通新聞社、2011年。。。 11月24日：松本駅 - 南小谷駅間で列車集中制御装置（CTC）および自動進路制御装置（PRC）を供用開始。 1995年（平成7年） 7月11日：信濃大町駅 - 根知駅間が集中豪雨（7.11水害）のため、不通となる大糸線不通区間（南小谷〜小滝間）の運転再開について（インターネットアーカイブ）- 西日本旅客鉄道プレスリリース 1997年7月30日。姫川の増水・氾濫で中土駅の駅舎が浸水し同駅南にある橋梁が流失、北小谷駅は土砂により埋没、平岩駅北にある橋梁が流失、平岩駅 - 小滝駅間にあるトンネル付近の一部の線路が崩落した。 これ以降、JR西日本車によるJR東日本区間への乗り入れ（信濃大町駅まで）が実質的に廃止。 7月16日：信濃大町駅 - 白馬駅間が復旧。 8月1日：白馬駅 - 南小谷駅間が復旧。 9月1日：小滝駅 - 根知駅間が復旧。 1996年（平成8年） 1月6日：南小谷駅 - 小滝駅間の復旧工事に着手「JR大糸線の復旧工事に着手 昨夏の水害から半年」、『朝日新聞』1996年（平成8年）1月7日、朝日新聞社。 1月16日：国道148号の復旧に伴い、不通区間においてバス代行輸送が開始。ただし、地元の生活の足としての位置づけであるため、乗車券の発売場所を限定した。 1997年（平成9年）11月29日：南小谷駅 - 小滝駅間が復旧し（平岩駅 -小滝駅間の一部トンネル区間の崩落部分を迂回するよう新線に切り替え）、全線で運転再開。ただし、強風のため始発から運行を見合わせ、運行再開は午後4時20分からとなった。 1998年（平成10年）12月8日：E127系電車が運転開始。 1999年（平成11年） 3月29日：松本駅 - 南小谷駅間でワンマン運転開始。 3月31日：日本貨物鉄道の第二種鉄道事業（松本駅 - 信濃大町駅間 35.1km）廃止。 2006年（平成18年） 1月14日 - 3月9日：平成18年豪雪により、雪崩の危険性があることから南小谷駅 - 糸魚川駅間で運転見合わせ「JR大糸線、運行再開 54日ぶり」『朝日新聞』2006年（平成18年）3月9日、朝日新聞社。 6月：運行管理が松本CTC指令から、松本駅 - 南小谷駅間は長野総合指令室に、南小谷駅 - 糸魚川駅間は糸魚川地域鉄道部指令（現・北陸広域鉄道部糸魚川指令）に移管、運行管理の受委託を解消。 2009年（平成21年）3月14日：信濃大町駅 - 南小谷駅間を走るすべての定期普通列車がワンマン化。 2010年（平成22年） 3月13日：南小谷駅 - 糸魚川駅間でキハ120形の運用開始。同区間でのキハ52形定期運用を前日限りで終了。 10月2日：ハイブリッド気動車HB-E300系による臨時列車「リゾートビューふるさと」運転開始 - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2009年2月3日 - 東日本旅客鉄道プレスリリース 2010年8月24日。 2011年（平成23年）1月22日：松本駅 - 北松本駅間の保安装置をATS-SNからATS-Pに変更。 2012年（平成24年）2月1日 - 4月6日：平成24年の大雪により雪崩の危険性があることから、南小谷駅 - 糸魚川駅間で運転見合わせ大糸線 雪の影響による列車の運休の延長について - 西日本旅客鉄道プレスリリース 2012年3月26日大糸線 列車の運転再開について - 西日本旅客鉄道プレスリリース 2012年4月6日。 2013年（平成25年） 6月21日：平岩駅 - 小滝駅間において姫川の護岸が一部崩れているため、南小谷駅 - 糸魚川駅間で運転見合わせ。 8月15日：平岩駅 - 小滝駅間が復旧し、南小谷駅 - 糸魚川駅間が運転を再開。 2014年（平成26年） 11月22日：長野県神城断層地震により信濃大町駅 - 糸魚川駅間で不通となる - 国土交通省 災害情報、2014年11月23日 6:00現在。 11月24日：平岩駅 - 糸魚川駅間復旧地震で不通の大糸線、県境部の再開めど立たず - レスポンス、2014年11月24日。 11月25日：信濃大町駅 - 白馬駅間復旧 - 国土交通省 災害情報、2014年11月25日 6:00現在。 11月26日：南小谷駅 - 平岩駅間復旧 - 国土交通省 災害情報、2014年11月26日 9:00現在。白馬駅 - 南小谷駅間で代行バス運転開始。 12月7日：白馬駅 - 南小谷駅間復旧により全線復旧。 2016年（平成28年）12月12日：南小谷駅 - 松本駅間で駅ナンバー導入。 2019年（平成31年/令和元年） 2月7日：新潟県、長野県など沿線自治体とJR西日本が「大糸線活性化協議会」を設立（JR東日本はオブザーバー参加）「新潟・長野県など、JR大糸線の利用促進へ協議会」 - 日本経済新聞ニュースサイト（2019年2月7日）2019年7月16日閲覧。。 3月16日：ヤナバスキー場前駅を廃止。 10月1日：大糸線活性化協議会が白馬駅 - 糸魚川駅間にて増便バスを12月31日まで運行。 2023年（令和5年）3月18日：ワンマン列車において松本駅 - 有明駅間の無人駅（島高松駅）・委託駅（梓橋駅・中萱駅・柏矢町駅・有明駅）での後乗り前降りを廃止し、同区間の全駅で全ドアから乗降可能とする。松本駅 - 穂高駅間で朝に1往復と夜に1本に運行される区間列車のうち夜の1本が取り止め。 2024年（令和6年） 1月1日：能登半島地震が発生。糸魚川駅 - 南小谷駅間で運転見合わせ。同月6日、運転を再開。 6月1日：大糸線活性化協議会が白馬駅 - 糸魚川駅間にて増便バスを2025年（令和7年）3月31日まで運行。 7月12日：新宿駅 - 白馬駅間に夜行の臨時特急「アルプス」の運行開始。この年は8・9・10・11月にも運行。 2025年（令和7年） 3月15日：松本駅 - 穂高駅間を東京近郊区間に編入の上、同区間でSuicaを導入。同日、南小谷駅まで乗り入れていた特急「あずさ」の運行区間が白馬駅までに短縮される。 4月5日：大糸線活性化協議会が白馬駅 - 糸魚川駅間にて増便バスを2026年（令和8年）3月31日まで土休日と一部の平日に運行。 2026年（令和8年） 3月14日：穂高駅 - 白馬駅間を東京近郊区間に編入のうえ、信濃大町駅と白馬駅でSuicaを導入。 7月1日：JR東日本において支社制から事業本部制への再編が行われ、JR東日本管轄区間は長野支社から松本事業本部の管轄となる。当該区間の線路設備管理は長野事業本部へ承継。 10月3日・10月17日：神城駅構内の線路設備改良工事（分岐器撤去）に伴い信濃大町駅 - 南小谷駅間で18時30分以降から終日列車運休。
運行形態 運行系統は電化区間であるJR東日本管轄の松本駅 - 南小谷駅間と、非電化区間であるJR西日本管轄の南小谷駅 - 糸魚川駅間に分かれており、南小谷駅を越えて運行される定期列車は1995年の集中豪雨被害で線路が寸断された際に運行を停止して以来運転されなくなった。
かつては大糸線全線を走破する列車として、1960年代 - 1970年代に新宿駅 - 糸魚川駅間で急行「アルプス」（1968年までは「白馬」と称していた）と、1971年から松本駅 - 金沢駅間で急行「白馬」が運転されていたが、急行「アルプス」の糸魚川駅発着列車は1975年に、急行「白馬」は1982年にそれぞれ廃止されている。
松本駅 - 南小谷駅間