　函館本線は、北海道最古の鉄道開業区間を含んでおり、以来本州との連絡をおもな目的として北海道における鉄道輸送の基幹を担ってきた。現在は、函館駅から旭川駅までの全区間を運行する列車はなく、函館駅 - 長万部駅間、長万部駅 - 小樽駅間、そして札幌駅を通る小樽駅 - 岩見沢駅間、岩見沢駅 - 旭川駅間の各区間でそれぞれ路線の性格が異なっている。長万部駅 - 小樽駅間以外では現在も道内の主要幹線としての使命を担っている。支線（別線）を含めた総営業キロは458.4 kmで、これは北海道で最長である。

　函館駅 - 長万部駅間は、函館市と札幌市を結ぶ特急列車や本州からの貨物列車（JR貨物による運行）のメインルートとなっている。現在、これらの優等・貨物列車は、長万部駅 - 白石駅間は室蘭本線・千歳線経由で運転している。

　一方、長万部駅 - 小樽駅間はローカル線と化している。長万部駅から室蘭本線・千歳線を経て札幌方面に接続するルートを「海線」と通称するのに対して、函館本線のこの区間は「山線」と呼ばれている。かつては長万部駅 - 小樽駅 - 札幌駅間の山線にも多くの優等列車が往来し、昭和40年代まではC62形蒸気機関車の重連による牽引の急行列車など蒸気機関車が集結したことでもにぎわった。しかし、小樽駅までが単線で、急勾配・急曲線が連続する速度向上に不利な線形を抱えていた。対して、海線経由は30 km以上遠回りであるが、もともと線形も良く所要時間も短縮できるうえに比較的沿線人口にも恵まれていた。故に、特急列車の登場以来、徐々に函館駅 - 札幌駅間のメインルートとしての役割は海線へ移り、1986年（昭和61年）11月1日に定期の優等列車が山線から全廃され、その後は観光シーズンの臨時列車として優等列車が山線に入線することがある程度である。

　小樽駅 - 旭川駅間は電化されており、札幌市と旭川市の2大両都市を結ぶ特急列車は道内最大の運転本数を有し、旭川を超えて網走市や稚内市まで接続するJR北海道の最重要区間である。また札幌都市圏にあたる小樽駅 - 岩見沢駅間は近距離利用客が多いため、快速を含む普通列車が多く運転され、IC乗車カード「Kitaca」の利用エリアとなっている。2024年春を目処に既存のKitacaエリアを岩見沢駅 - 旭川駅間にも拡大するほか、函館駅 - 新函館北斗駅間が函館エリアとして新規に利用エリアとなる予定である。

路線データ

管轄（事業種別）・区間（営業キロ）
北海道旅客鉄道（JR北海道）…第一種鉄道事業者
函館駅 - 大沼公園駅 - 駒ヶ岳駅 - 小樽駅 - 旭川駅間：423.1 km
大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間：35.3 km、通称・砂原支線。
七飯駅 - 大沼駅間：下り専用、独自の営業キロ設定なし、通称・藤城支線

日本貨物鉄道（JR貨物）…第二種鉄道事業者
五稜郭駅（函館貨物駅） - 長万部駅間：108.9 km
苗穂駅 - 旭川駅間：134.9 km
大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間：35.3 km

北海道旅客鉄道の支社管轄
函館駅 - 熱郛駅間（砂原支線含む）：函館支社
目名駅 - 滝川駅間：本社鉄道事業本部
江部乙駅 - 旭川駅間：旭川支社

駅数：92駅（起終点駅含む）
一般駅：4駅（苗穂駅・茶志内駅・滝川駅・近文駅）
旅客駅：86駅
貨物駅：2駅（札幌貨物ターミナル駅・函館貨物駅）
起終点駅を含めたすべての駅が函館本線所属駅となっている。
信号場数：5か所

軌間：1,067 mm（狭軌）

電化
交流20,000 V・50 Hz（架空電車線方式）
函館駅 - 新函館北斗駅間 (17.9 km)
小樽駅 - 旭川駅間 (170.6 km)
上記以外の区間は非電化

単線・複線
単線区間：
七飯駅 - 森駅間（8字区間）
鷲ノ巣信号場 - 山崎駅間（隣駅）
黒岩駅 - 北豊津信号場間（隣駅）
長万部駅 - 小樽駅間

複線区間：
函館駅 - 七飯駅間
森駅 - 鷲ノ巣信号場間
山崎駅 - 黒岩駅間（隣駅）
北豊津信号場 - 長万部駅間
小樽駅 - 旭川駅間

桑園駅 - 札幌駅間は札沼線の単線併設のため、三線である。
札幌駅 - 白石駅間は千歳線の複線併設のため、複々線である。方向別運転。
札幌貨物ターミナル駅 - 厚別駅間は貨物線の単線併設のため、三線である。

閉塞方式
自動閉塞式下記以外の区間
特殊自動閉塞式（電子符号照査式）長万部駅 - 小樽駅間

最高速度：
120 km/h（函館駅 - 長万部駅間、小樽駅 - 旭川駅間）
95 km/h（大沼駅 - 渡島砂原駅 - 森駅間、長万部駅 - 小樽駅間）

保安装置：
ATS-DN …函館駅 - 長万部駅間、小樽駅 - 旭川駅間
ATS-SN …全駅（ATS-DN併用区間含む）

最急勾配：22.3 ‰（新函館北斗駅 - 大沼駅間など）

愛称付列車（定期列車のみ）

函館駅 - 新函館北斗駅間：普通・快速「はこだてライナー」
函館駅 - 長万部駅間・白石駅 - 札幌駅間：特急「北斗」
蘭越駅・倶知安駅 - 札幌駅間：快速「ニセコライナー」
手稲駅 → 札幌駅間：ホームライナー（下りのみ）
小樽駅 - 札幌駅 - 白石駅間：快速「エアポート」（千歳線方面）
札幌駅 - 白石駅間：特急「すずらん」「おおぞら」「とかち」、特別快速「エアポート」（千歳線方面）
札幌駅 - 旭川駅間：特急「カムイ」「ライラック」、特急「宗谷」（宗谷本線方面）、特急「オホーツク」（石北本線方面）

貨物列車の運行

　貨物列車は、五稜郭駅 - 長万部駅間と札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行されている。函館駅 - 札幌駅間を直通する長距離旅客列車と同様に、長万部駅 - 札幌貨物ターミナル駅間は急勾配の続く「山線」を避け、距離は長いが線形の良い室蘭本線・千歳線を経由する。

　五稜郭駅 - 札幌貨物ターミナル駅間には、コンテナ車のみで編成された定期の高速貨物列車が1日上下21本ずつ設定され、室蘭本線・千歳線とともに、本州と北海道を結ぶ幹線として機能している。なお、函館駅 - 長万部駅間の貨物駅は五稜郭駅のみで、貨物列車は運転停車を除き、途中駅には停車しない。

　また、五稜郭駅は青函トンネル用電気機関車EH800形が乗り入れるため、道内の貨物駅で唯一着発線が電化されている。新函館北斗駅 - 小樽駅・東室蘭駅間は非電化のため、すべての貨物列車は五稜郭駅（函館貨物駅）にて機関車交換を行う。五稜郭以北に営業運転の電気機関車は乗り入れず、海峡線・道南いさりび鉄道線を除いて道内を運行するすべての貨物列車はDF200形ディーゼル機関車が牽引する。五稜郭駅以外の電化区間上（東室蘭駅 - 沼ノ端駅 - 札幌駅間と小樽駅 - 北旭川駅間）にある道内各貨物駅は着発線を含めすべて非電化である。

　札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間で運行される列車は、基本的に宗谷本線に乗り入れ北旭川駅を起点・終点としている。この区間では、高速貨物列車に加え、専用貨物列車も運行されている。札幌貨物ターミナル駅 - 旭川駅間の貨物駅は、札幌貨物ターミナル駅と滝川駅がある。