この項目は下りを主体としている。鹿児島中央駅 - 鹿児島駅間も鹿児島本線であるが、同区間は運転系統上日豊本線の一部として扱われていることを踏まえ、ここでは記載しない。 門司港駅は駅舎としては九州で唯一、国の重要文化財に指定されている。門司港レトロ地区にあり、その中心駅に相応しい駅舎である。ここは鹿児島本線の起点であり、九州の鉄道の起点とされる。2019年に1914年建設当時の姿に駅舎を修復する工事が完成した[9]。 門司港駅を発車すると、しばらく国道3号と国道199号に挟まれた区間を走る。この区間はしばらく、左側には山が迫り、右側には古い工場・倉庫群の間から関門海峡と対岸の下関市の街並みを見ることができる。 小森江駅を過ぎると、まもなく関門トンネル出口より山陽本線が地上に現れて並走し、門司駅に到着する。正式には山陽本線は門司駅が終点であるため、この駅が九州の鉄道の玄関口と称することもできる。ただし、運転系統上の山陽本線の終点は小倉駅である。 門司駅を発車すると、貨物駅を横目に見つつ門司区より小倉北区へ入り、山陽新幹線の高架を潜り、チャチャタウン小倉付近を通過すると、北九州市最大の繁華街の中心、小倉駅に到着する。日豊本線や日田彦山線も小倉駅まで直通し、北九州モノレール小倉線も利用できる。 小倉駅を発車すると、日豊本線・日田彦山線と並走し、まもなく西小倉駅に到着する。付近にはリバーウォーク北九州がある。過去には日豊本線のみしかホームがなく、鹿児島本線は通過していたが、1987年（昭和62年）10月1日に鹿児島本線にもホームが設置され、現在は特急以外のすべての列車が停車する。 西小倉駅を発車してまもなく、日豊本線・日田彦山線が左に曲がって行き、鹿児島本線から離れる。その後すぐに、並走していた山陽新幹線が鹿児島本線を右から左へ乗り越え、鹿児島本線から分かれる。その直後に北九州高速2号線・3号線が交差する東港JCTの直下を通過する。戸畑区に入ると、国道199号と北九州高速2号線が右から接近、国道199号が跨線橋により左側に移り、国道と北九州高速に挟まれると、まもなく九州工大前駅に到着する。駅の北側は工業地帯が広がっている。 九州工大前駅を出ると、北九州高速2号線は旧若戸大橋料金所で右にそれ、しばらく走ると戸畑駅に到着する。駅南側は、戸畑区の中心商店街を形成している。この駅付近より真っ赤な若戸大橋がかなり目立って見える。 戸畑駅を出ると、これまで複々線として並走してきた貨物線から左にそれ、見た目では旅客線のみの複線となる。福岡県道50号八幡戸畑線を鉄道橋により乗り越えると、まもなく牧山トンネルに入る。この区間で八幡東区へ入る。トンネルを出て再び鉄道橋により福岡県道50号八幡戸畑線を乗り越えて左手に並走すると高架区間になり、枝光駅に到着する。駅は古くからの市街地にあり、住宅や商店が密集する地域である。 枝光駅を発車すると、しばらく離れた場所を走っていた貨物線が再び右手から接近、旅客線と並走し始め、再び複々線を呈する。同時に左手からは、日本製鉄（旧新日本製鐵→新日鐵住金）八幡製鉄所鉱滓鉄道（くろがね線）が接近し、旅客線の左手を並走し、この区間は北九州高速5号線も貨物線のさらに右手を並走する。まもなく、左手にはTHE OUTLETS KITAKYUSHU（2018年1月1日に閉園したスペースワールドの跡地）が見える。スペースワールド旧正面ゲート付近を通過すると、くろがね線は鹿児島本線を潜り、右手に分かれる。THE OUTLETS KITAKYUSHUをわずかに通過すると、スペースワールド駅に到着する。駅名の通り、スペースワールドの最寄りであった駅である。同駅が開業するまでは、枝光駅が最寄り駅とされてきていた。駅周辺は、日本製鉄八幡製鉄所の遊休地を利用した再開発地域であるため、幅の広い道路がある、区画の整った地域であり、電線が埋設されたりするなど近代的な街並みを形成している。駅ホームではスペースワールドの営業時間内に限り、スペースワールドの音楽が流されていた。 スペースワールド駅を発車すると、右手を走っていた北九州高速5号線が大きく左に曲線を描き、鹿児島本線を乗り越える。再び地上に下り左手より国道3号が並走し始めると、八幡駅に到着する。2008年（平成20年）に新駅ビルがグランドオープンするなど、駅舎は新しくなった。駅の北側は日本製鉄八幡製鉄所の遊休地を利用した再開発が行われている。 八幡駅を発車すると、八幡西区に入り、福岡県道273号築地汐入線 黒崎駅を発車すると、福北ゆたか線・筑豊電鉄線と並走する。まもなく、左手の筑豊電鉄西黒崎駅を通過する。その後、福岡県道279号本城熊手線の黒崎跨線橋を潜ると、右手に県道279号が並走し左手の筑豊電鉄熊西駅を通過する。桜ヶ丘町付近で筑豊電鉄線は左に曲線を描き、鹿児島本線・福北ゆたか線から離れる。この付近で並走していた国道3号が左手に、県道279号が右手に分かれ、やはり右手に皇后崎浄化センター
門司港駅 - 小倉駅間
小倉駅 - 赤間駅間
陣原駅を発車すると、福岡県道11号有毛引野線を潜り、やや左に曲線を描く。再び国道3号がわずかに並走し、すぐに鹿児島本線は右に、国道3号は左に曲線を描いて離れる。その後、金山川を渡り、まもなく左へ曲がり始め折尾駅に到着する。折尾駅の鹿児島本線ホームは左にカーブしている。なお、筑豊本線とは鹿児島本線が利用できる駅舎の所で十字に交差していたが、2019年3月16日以降は筑豊本線は新設の高架ホームから発着している[10]。2022年3月11日までは同駅の手前で鹿児島本線から筑豊本線への短絡線が分岐し、その先に福北ゆたか線のホームA・Bのりば（旧6・7番のりば）と専用の駅舎（鷹見口）があった[11]。同駅でこれまで続いた鹿児島本線の貨客分離による複々線区間は終了し、複線となる。折尾駅周辺は大学などの教育機関が多く、学生の利用者も多い。折尾駅は日本最古の立体交差駅で、東口にルネッサンス様式の駅舎があった。また、駅構内の高架の下を通る通路は赤煉瓦造りとなっていたが、折尾駅周辺連続立体交差事業により取り壊されており現存していない。
折尾駅を発車すると、ホーム手前から続く曲線がわずかに続き、左手の筑豊本線につながる線路がトンネルに入って行き、右手から並行してきた筑豊本線が折尾トンネルに入り鹿児島本線の下を潜って左手に分かれて行く。右手に国道199号が並走してくると、まもなく国道3号を潜り、北九州市を抜け、水巻町に入る。その後、両国道から離れる。県道バイパス南北縦貫道路を越えると、水巻駅へ。
その後、国道3号と並走し、まもなく九州で唯一鮭が遡上する遠賀川を渡り、遠賀町へ入る。遠賀川を渡り切ると、左手には遠賀総合運動公園が見える。また、国道3号が右手に分かれ、福岡県道299号岡垣遠賀線と並走を始める。遠賀総合運動公園が左後方に離れると、遠賀川駅である。
その後、おんが自動車学校を左手に通過し、福岡県道299号岡垣遠賀線が右に離れる。その後、右に曲線を描き、岡垣町に入ると、一旦県道299号に接近し、左に曲がって再び離れる。福岡県道87号岡垣宮田線を越えて右に曲がると、海老津駅へ。
海老津駅を出ると、左へ曲がる。福岡県道287号岡垣宗像線を通過、その後一旦県道287号が接近し離れ、築堤跡や海老津赤煉瓦アーチなどの城山トンネル開通時に廃線となった旧線の遺構と並走し、城山トンネルに入る。トンネル通過時に国道3号を2度潜るが、一度目に国道3号を潜った直後に宗像市に入る。城山トンネルを抜け、しばらく南進し右に曲線を描いて国道3号を潜り、福岡県道69号宗像玄海線南の切通しを走行すると、まもなく道路橋に設置された橋上駅舎を持つ教育大前駅である。
教育大前駅を出ると、田園の中を県道69号と並走を続け、宗像市の中心である赤間駅に到着する。