「こだま」
各駅に停車する列車。小倉駅 - 博多駅間や朝夕の一部の列車は全車自由席である。一部列車は博多南線特急（戸籍上は在来線扱い）として運行される。一部の列車・区間において車内販売の営業がある。
4両編成の列車は博多駅 - 岡山駅間の運用となっている。
種別を表す色は青である。
車両は、基本的には6両編成か4両編成の0系と100系が使用されるが、早朝と深夜には、車庫への入出庫を兼ねて16両編成の700系や300系を使用する列車もある。また、N700系の投入により余剰となった500系が8両編成となって山陽新幹線のこだまに順次投入される（すでにW3編成は8両編成となり、V3編成を名乗っている。余った中間車は廃車）ため、0系は2008年11月末で引退することが決まった。
さらに、小倉―博多間ではN700系を使用したこだまが運行されている。
開業時から規則的なパターンダイヤを導入しているが、東海道新幹線に比べて需要が少ないことと時間帯により極端な需要の偏りがあることなどから、列車の延長運行などを行い、需要に見合う柔軟なダイヤ構成となっている。
列車運行時間は、騒音などによる沿線住民の環境に配慮して、0時から6時の間は営業運転を行わないようにダイヤが組まれている（但し、台風や大雪など自然災害、車両故障やその他の事由によるダイヤの乱れが発生した時は、運行時間延長の処置がとられる）。
2008年3月15日のダイヤ改正以降、昼間時間帯ではだいたいこのようなパターンで運行されている。
下り種別始発新大阪駅
発車時刻新大阪新神戸西明石姫路相生岡山新倉敷福山新尾道三原東広島広島新岩国徳山新山口厚狭新下関小倉博多博多南博多駅
到着時刻終着
こだま岡山 ●●●●●●●●●●●●●●●23分博多南
ひかり東京5分●●●●●● 岡山
のぞみ東京9分●●→→→●→●→→→●→▼▼→→●● 44分博多
ひかりRS新大阪19分●●→■→●→●→→→●→▼▼→▼●● 5分博多
のぞみ東京29分●●→●→●→→→→→● 広島
こだま新大阪38分●●●●●●●●●●●● 岡山・広島
のぞみ(N)東京45分●●→→→●→→→→→●→→■→→●● 9分・13分博多
のぞみ◆東京52分●●→→→●→→→→→●→▼▼→→●● 31分新大阪・岡山・博多
ひかりRS新大阪59分●●→▲→●→▲→→→●→▼▼→▼●● 41分博多
● : 停車、■ : 一部の列車が通過、▼ : この駅のうち0 - 1駅に停車、▲ : この駅のどちらかに停車、→ : 通過、(N) : N700系、◆ : 臨時列車 この節は執筆中です。加筆、訂正して下さる協力者を求めています。
下り種別始発新大阪駅
発車時刻新大阪新神戸西明石姫路相生岡山新倉敷福山新尾道三原東広島広島新岩国徳山新山口厚狭新下関小倉博多博多南博多駅
到着時刻終着
のぞみ東京11分●●→●→●→→→→→● 岡山（※1広島）
こだま岡山岡山（広島）着「のぞみ」接続●●●●●●●●●●●●●●●不定博多南
こだま新大阪※215分●●●●●●●●●●●● 広島
のぞみ東京29分●●→→→●→→→→→●→→▼→→●● 52・57分博多
のぞみ◆東京・新大阪32分●●→→→●→→→→→●→→●→→●● 11分広島・博多
ひかりRS◇新大阪35分●●→●→●→●→→→●→▲▲→▲●● 20分※3博多
こだま広島※2東京駅 - 博多駅間「のぞみ」接続●●●●●●●● 不定博多
ひかり東京38分●●●●●● 岡山
のぞみ東京51分●●→→→●→●→→→●→▼▼→→●● 25・30分博多（※1広島）
ひかりRS新大阪59分●●→●→●→●→→→●→▲▲→▲●● 44分※3博多
上り種別始発博多駅
発車時刻博多南博多小倉新下関厚狭新山口徳山新岩国広島東広島三原新尾道福山新倉敷岡山相生姫路西明石新神戸新大阪新大阪駅
到着時刻終着
こだま広島※2 ●●●●●●●●●●●●4分新大阪
ひかりRS◇博多35分※3●●●▲→▲▲→●→→→●→●→●→●●20分新大阪
こだま博多南不定●●●●●●●●●●●●●●●岡山（広島）発「のぞみ」接続岡山
のぞみ（※1広島）岡山 ●→→→→→●→●→●●8分東京
のぞみ（※1広島）博多49・54分 ●●→→▼▼→●→→→●→●→→→●●28分東京
ひかり岡山 ●●●●●●40分東京
ひかりRS博多59分※3 ●●▲→▲▲→●→→→●→●→●→●●44分新大阪
こだま博多※2不定 ●●●●●●●●東京駅 - 博多駅間「のぞみ」接続広島
のぞみ◆博多・広島8分 ●●→→●→→●→→→→→●→→→●●47分新大阪・東京
のぞみ博多22・28分 ●●→→▼→→●→→→→→●→→→●●51分東京
● : 停車 ▲ : この駅のうち0 - 2駅に停車 ▼ : この駅のうち0 - 1駅に停車 → : 通過 ◆ : 臨時列車 ◇ : 朝夕運行（昼でもひかりレールスターまたは500系ひかりの臨時列車が運行される場合がある）
RS=レールスター
※1 : 朝夕等、（ ）内の駅まで（から）の運行となる場合がある。
※2 : 時間帯によっては新大阪駅 - 博多駅間を直通運行する列車となる。
※3 : 表に書いてある博多駅到着（発車）時刻は▲の駅に1つ停車する場合。おおむね、全て通過（速達タイプ）の場合は10分早く（遅く）、2つ停車の場合は4分遅く（早く）なる。
号数の振り方
のぞみ
東京駅 - 岡山駅間 : 80 - 90号台
東京駅 - 広島駅間 : 60 - 70号台
東京駅 - 博多駅間 : 定期列車は1 - 52号・臨時列車は170 - 190号台
名古屋駅 - 博多駅間 : 名古屋駅発は59号、博多駅発は54・56号
新大阪駅 - 博多駅間 : 定期列車は500号台・臨時列車は510 - 520号台
ひかり
東京駅 - 岡山駅間 : 360 - 380号台
名古屋駅 - 博多駅間 : 390号台
新大阪駅 - 博多駅間（レールスター） : 440 - 490号台
こだま
新大阪駅・岡山駅 - 福山駅・三原駅・広島駅・博多駅・博多南駅間、三原駅 - 広島駅間：620 - 690号台
広島駅 - 新山口駅・博多駅・博多南駅間 : 720 - 740号台
新山口駅・小倉駅 - 博多駅・博多南駅間 : 750 - 770号台
なお、博多南線のみを走る列車（2005年3月改正ダイヤでは上り3本のみ）は820号台が割り当てられている（列車番号は+2000される）。
列車番号は定期列車は基本的に号数+A、臨時列車は3000+号数+A、9000+号数+Aである。
新大阪 - 博多間最速列車の所要時間の推移を示す。
1975年3月10日 - 3時間44分「ひかり」0系
山陽新幹線が全線開業した。最高速度は210km/h。最速列車（Wひかり）の停車駅は岡山・広島・小倉であった。
1980年10月1日 - 3時間28分「ひかり」0系
