神戸駅 - 姫路駅間には、直通している東海道本線の大阪駅 - 神戸駅間とともに「JR神戸線」の愛称がつけられている[注釈 2]。大阪駅 - 姫路駅間は阪神間および兵庫県南部（播磨地域）の都市間を結ぶ主要路線であるJR神戸線として一体的な運行がなされ、12両編成の新快速が高速・高頻度運転を行なっている。JR神戸線区間は基本的に姫路駅以西とは大きく運行形態が異なる。また、神戸駅 - 相生駅間と和田岬線が旅客営業規則の定める「大阪近郊区間」、神戸駅 - 西明石駅間が「電車特定区間」に含まれる。神戸駅 - 西明石駅間は、東海道本線（琵琶湖線）の草津駅（滋賀県草津市）から続く複々線となっており、草津駅 - 西明石駅間の複々線の距離は120.9 kmと日本最長である。複々線区間では主に新快速と特急・貨物列車が列車線を、快速列車と普通電車が電車線を走行する。

中国地方の広島エリアの区間にある「瀬野八」と呼ばれる瀬野駅 - 八本松駅間は、22.6‰の勾配と半径300mの急曲線が散在しているため、スピードアップの大きな障害となっている（沿線風景の三原駅 - 広島駅間も参照）。

神戸駅 - 下関駅間と和田岬線のJR西日本区間全線がIC乗車カード「ICOCA」の利用エリア[6][7]、下関駅 - 門司駅間がJR九州のIC乗車カード「SUGOCA」の利用エリア（福岡・佐賀・熊本・大分エリア）となっている。ただし、ICOCA定期券を除いてICOCAエリアとSUGOCAエリアとをIC乗車カードでまたがって利用することはできない。

ラインカラーは、JR神戸線区間にはJR西日本のコーポレートカラーである「青」が設定されており、姫路駅以西には特に設定されていなかった[8]が、公式サイトの近畿エリア路線図には、姫路駅 - 上郡駅間もJR神戸線と同じ青で表現されていた[9]。岡山支社では「緑」、広島支社では「青」が、それぞれ自支社独自のラインカラーに設定されていたが[注釈 3]、2014年度から路線記号の導入に合わせて広島支社エリアでもJR西日本としての公式なラインカラーが設定されることになり、ラインカラーと路線記号として、神戸駅 - 上郡駅間に青（■） A 、白市駅（後に糸崎駅まで延長） - 広島駅間に緑（■） G 、広島駅 - 岩国駅間に赤（■） R がそれぞれ設定された[10][11]。このうち、海田市駅 - 広島駅間は呉線の列車が乗り入れるため、重複して黄（■） Y が、広島駅 - 横川駅間は可部線の列車が乗り入れるため、重複して青（■） B が付与されている。

2016年3月26日からは岡山支社エリアでもラインカラーと路線記号として、三石駅 - 岡山駅間（既存の「A」区間との境界は上郡駅）に黄緑（■） S 、岡山駅 - 福山駅間に橙（■） W 、福山駅 - 糸崎駅間に空色（■） X がそれぞれ設定された[12][13]。 このうち、東岡山駅 - 岡山駅間は赤穂線の列車が乗り入れるため、重複して赤（■） N が、岡山駅 - 倉敷駅間は伯備線の列車が乗り入れるため、重複して緑（■） V が付与されている。

なお、このダイヤ改正後に更新された公式サイトの全域路線図[14]や、岡山支社管内で運賃表を路線記号入りに更新した駅や、2017年3月に案内表示の更新が開始された糸崎駅では、既存の「G」区間についても三原駅 - 白市駅間が包含され、三原駅 - 広島駅間（「X」区間との境界は糸崎駅）を設定範囲としており、「R」区間は広島地区導入段階から南岩国駅も含まれている[11]。ただし、これらの三原駅 - 入野駅の各駅構内の旅客案内では白市駅 - 岩国駅の各駅とは異なり、路線記号のアルファベットを抜いたカラーのみのシンボルを用いている。

岩国駅 - 下関駅間については2018年8月現在で路線記号導入の予定はない一方で、公式サイトの広島エリアの路線図[15]では2016年度の時点で岩国以東の延長の形で赤で表現されていたが、2017年3月の可部線の延伸に合わせて路線記号制定前に使用していた青（■）による案内に戻された[16]。この時点では当該区間の駅構内の旅客案内で赤と青が混在（いずれの場合もアルファベット無し）していたが、2018年3月のダイヤ改正までには青に統一されたほか、岩国駅については新駅舎供用と同時に区間のカラーを区別するようになった。

JR九州区間においても2018年9月からラインカラー・駅ナンバリングが設定されており[17]、鹿児島本線（吉塚 - 門司港間）と共通のラインカラー赤（■）、路線記号JAを使うが、ナンバリングは鹿児島本線と独立して設定してあり、小倉駅をJA51として下関駅へ向けて増加する。

支社および鉄道部の管轄は以下のように分かれている。

神戸駅 - 上郡駅間、兵庫駅 - 和田岬駅間 …JR西日本近畿統括本部

上郡駅（構内除く）- 下関駅間 …JR西日本中国統括本部

下関駅（構内除く）- 門司駅間 …JR九州本社鉄道事業本部

路線データ

管轄・路線距離（営業キロ）：全長537.1 km（支線を除いた神戸駅 - 門司駅間は534.4 km）

西日本旅客鉄道（第一種鉄道事業者）

神戸駅 - 下関駅間 528.1 km[1]

兵庫駅 - 和田岬駅間 2.7 km[1] （和田岬線）


九州旅客鉄道（第一種鉄道事業者）

下関駅 - 門司駅間 6.3 km[4]


日本貨物鉄道（第二種鉄道事業者）

神戸駅 - 北九州貨物ターミナル駅間 (534.4 km)[2]



軌間：1067mm

規格：

神戸駅 - 下関駅間 甲線

兵庫駅 - 和田岬駅間 不明

下関駅 - 門司駅間 甲線


駅数：131（起終点駅含む）

旅客駅：127

JR西日本：126

JR九州：1（下関駅を除く）

山陽本線所属の旅客駅に限定した場合、東海道本線所属の神戸駅と鹿児島本線所属の門司駅[18] が除外され、125駅となる[注釈 4]。



貨物駅：4（旅客併設駅除く）


複線区間：

複々線：

神戸駅 - 西明石駅間 22.8 km

海田市駅 - 広島駅間 6.4 km


複線：

西明石駅 - 海田市駅間 275.5 km

広島駅 - 門司駅間 229.7 km（下関駅 - 門司駅間は単線並列）


単線：兵庫駅 - 和田岬駅間


電化区間：全線（直流1500V、門司駅構内のみ交流20,000V・60 Hz）

閉塞方式：自動閉塞式[5]

保安装置

神戸駅 - 上郡駅間：ATS-P（拠点P方式）およびATS-SW

白市駅 - 岩国駅間：D-TAS及びATS-SW

上郡駅 - 白市駅間、岩国駅 - 下関駅間、兵庫駅 - 和田岬駅間：ATS-SW

下関駅 - 門司駅間：ATS-SK


最高速度：

神戸駅 - 姫路駅間 130 km/h（西明石駅 - 兵庫駅間の電車線は120km/h）

姫路駅 - 下関駅間 120 km/h

下関駅 - 門司駅間 95km/h[19]

兵庫駅 - 和田岬駅間 85 km/h


運転指令所：

神戸駅 - 上郡駅間 近畿総合指令所大阪指令所