日本江户时代中期，房总地区存在着为东京地区人们参拜成田山新胜寺而整备的成田街道和东回航路，与北前船连接密切的连接佐原的佐原街道，沿利根川修建的铫子街道，以及作为千叶地区重要交通线的房总循环道路。

明治时期开始，政府开始整备已修建的街道和国道，佐原地区的航运事业野逐渐减少。1872年东海道本线开通，铁路铺设运动在日本全国开始。乘着这个运动，千叶县在1886年提出了马车铁道和蒸汽机车的铁路铺设计划。1887年面对佐原地区航运事业的衰退，佐原地区人士伊能权之丞为了代替航路发展铁路创立了武总铁道会社，而成东地区人士也以相似的理由创建总州铁道会社。两家会社相继提出沿着原道路修建的铁路计划，但是由于千叶县历来重视水运，再加之已经决议修建利根运河，时任千叶县知事船越卫对修建铁道非常慎重。随后总州铁道通过时任东京都知事提出铁路修建计划，逼迫千叶县知事将武总铁道的计划一并交由内阁审议，最终修建计划以“利根川、江户川两河水运方便”为由被拒绝。

昭和初期四街道市、佐仓市区域有当时的日本陆军野站炮兵学院、下志津陆军飞行学院等陆军设施。武总铁道与总州铁道两社都以军事利用为目的，制定了经由陆军营的铁路铺设计划。双方都以锦系町站为起点，是因为东京下町的市区被判断为住宅街区建设困难，并计划与覆盖市区的东京市电连接。

两社发起人意识到竞争申请的不利之处，就为合并问题进行协商，发起人再加上利根川水运股东——县议会议长池田荣亮等有力人士，于1889年1月成立了总武铁道株式会社。总武铁路在1890年2月再次申请。在当时的申请中，为了避免与利根运河竞争，同时又得到了陆军的支持，采用了通过国府台、津田沼、佐仓等军营所在地的路线，提出了“军事运输和向政府开垦地输送“的使命。

1897年1月19日，佐仓站~成田站开业。12月29日，成田站~滑河站开业。

1898年2月3日，滑河站~佐仓站开业。

1901年2月2日，成田站~安食站开业。4月1日，安食站~我孙子站开业。

1904年3月20日，成田站~锦丝町站开始直通运行。

1920年9月1日，全线国有化。

1931年11月10日，佐仓站~笹川站开业。

1933年3月11日，笹川站~松岸站开业。

1978年6月19日，为了镇压向成田机场暂时运输航空燃料的货运列车袭击的过激派人士，一架警戒直升机在佐仓市成田线沿线坠毁。

1987年4月1日，国铁分割民营化，东日本旅客铁道接管。

1991年3月19日，成田站~成田机场站开业。

1992年9月14日，成田线久住站~滑河站区间的大菅道口，一列浅野站发佐原站行的下行普通列车撞上大型翻斗车的侧面，事故造成1人死亡，65人受伤。事故由该大型翻斗车超载4倍造成刹车失灵造成的。事故后大菅道口所在的千叶县道103号江户崎下总线与成田线立体交叉，大菅道口废止，JR东日本向209系电车中增设缓冲吸波装置。

2011年3月10日，滑河站内一列货运列车出轨倾覆。

2018年4月15日，作为成田市都市计划的一部分，成田站~下总松崎站区间转换新线路。

标记 ●：停车

标记｜：通过

备注：

内房线的正式起点为外房线苏我站，但所有普通列车均在千叶站到发。

鹿岛线的正式起点为香取站，但所有列车均会直通至佐原站，一部分更会直通至千叶站方向。

E259系

E217系

209系2000 · 2100型

E231系

E235系1000型

E257系0 · 500型

255系

209系2200型

185系

普通列车中，除了日中上行的半数以及日中班次以外，都可以乘坐列车直通到达总武线千叶站，日中大部分以成田站以及总武线铫子站为始发站和终点站。快速列车经过横须贺线、总武快速线经过千叶站和总武线后进入本线,线路还设定有经由总武快速线直达成田机场站的列车，列车会在成田站与成田站~铫子站区间与普通列车衔接。为了区别于经由总武本线进入鹿岛线列车，总武线内也将直达成田线的列车作为“成田线列车”来引导。

行驶在本区间的大部分列车是经由佐仓站、成田站的去往东京站方向的成田机场站接入列车，就像成田站~铫子站的普通列车配合从成田机场站出发的快速列车一样，本区间设定了以机场联络列车为中心的编排时间表。由于长编成货物列车也在此行驶，所以久住站~香取站间的列车交换设备较长，E217系11节编成也可以驶入。

佐原站~鹿岛神宫站 · 铫子站间的鹿岛线直通列车为普通列车。

成田站~佐原站~铫子站1小时1~2班。成田站~佐原站~铫子站的普通列车最大8节车厢，鹿岛线直通列车4节车厢。

从除夕到元旦通宵运行，开行只通过东千叶站的千叶站~成田站间的209系快速列车4班往返。

由于线路转换了成田新干线的用地区间，所以成田线分歧点~成田机场站间JR东日本为第二种铁路事业者，成田机场高速铁道为第三种铁道事业者，分歧点处有标有“NKT 0.0”的界碑。

成田机场线有3班特快“Skyliner”和不需要特殊费用的经由京成本线的3班特快，经由成田机场线的特快列车有1~2班，在班次上京成电铁要强于JR东日本。

除了在支线内运行外，常磐线快速电车也有直通运行，但是与成田线本线（佐仓站・佐原站方向）・机场支线的定期列车没有直通运行。因此本区间作为常磐快速线的一部分起着作用。

按照定义从起点到终点的列车是下行，所以按理来说我孙子站方面是“下行”，但实际上我孙子站方面是“上行”，成田站方面是“下行”，列车编号也是从我孙子站向成田站方向编号。

全线定期列车为普通的各站停车列车，没有在中途发着的区间列车，线内运行的列车直通进入常磐线后在常磐线内为快速列车，1天下行17班，平日上行19班，休息日上行18班。其中早晨上行2班与平日夜间的1班、我孙子站夜间18时~23时每小时出发的1班下行列车（平日19时会出发2班所以共计7班，休息日20时的班次取消所以共计5班）会经过上野东京线在品川站到发。

线内运行列车与常磐线直通的列车1小时1班，但是直通列车的多少和休息日、列车种别有很强的联系。从上野站起降的部分列车和从品川站起降的全部列车在我孙子站进行增解结。进行增解结的列车在成田线内由基本编成10节车厢组成，我孙子站的5节车厢的组成的附属编成是增解结对象，我孙子支线也没有使用成田线本线和机场支线运用的双层车厢。

常磐线特急不停靠我孙子站。

全线单线但是所有车站都有列车交换设备，车辆也使用与常磐线快速一致的E231系。每年正月为了服务去成田山新胜寺参拜的人们，我孙子支线会在末班车之后再运行2班往复列车，团体列车也会运行。