本路線と西鉄天神大牟田線は、主にまた、笹原駅 - 南福岡駅間や久留米駅 - 荒木駅間では両線が交差しており、両線の接続駅を設ける提案が出されたこともあるが一方、福岡市 - 宗像市・北九州市間では熊本県内の地域輸送を担う区間で、主に815系や817系による2両編成でワンマン運転を実施しているが、朝と夕方の時間帯を運行する列車や、博多方面への直通列車は415系4両編成で運転されており、車掌が乗務する列車もある。なお、ワンマン列車でも運転扱いを行わず、特別改札や乗客への案内を行うために車掌が乗務する場合がある。日中の普通列車は、これまでは銀水駅または鳥栖駅まで乗り入れ、一部は荒尾駅で博多方面の快速列車と接続するダイヤになっていた。2018年3月17日のダイヤ改正からは、博多方面の快速が久留米駅止まりとなる代わりに日中の銀水駅発着列車が区間快速（銀水は通過、大牟田以南は各駅に停車）として鳥栖駅まで運転され、博多方面の快速と熊本方面の区間快速が久留米駅または鳥栖駅で接続するようになった。運行本数は1時間あたり1 - 3本となっている。このほか熊本駅 - 宇土駅間には特急列車は熊本駅 - 八代駅間に肥薩線直通特急の観光特急「九州新幹線全線開業後は、それまでの最終列車発時刻の繰り下げにより熊本発午前0時台の八代行き普通列車が新設された。 ※この節の門司駅は現在の門司港駅（1942年4月1日改称） 下津井電鉄線（しもついでんてつせん）は、かつて岡山県 倉敷市の下津井駅と都窪郡 茶屋町（現：倉敷市）の茶屋町駅を結んでいた下津井電鉄の鉄道路線である。. 2020年3月14日ダイヤ改正より、平日朝、香椎線から乗り入れる北九州市内区間では1時間あたり小倉駅・門司港駅 - 折尾駅間の普通列車が1本、折尾駅 - 福間駅間には、博多駅 - 海老津駅間各駅停車の区間快速が設定されている。 停車駅は右表の通り。朝ラッシュ時のみ一部の快速（平日上り1本・下り2本）が快速は1961年（昭和36年）6月1日の電化時から運転されている。1972年（昭和47年）から1980年（昭和55年）まではかつては日中時間帯は毎時3本運行されていたが、2004年3月13日ダイヤ改正で毎時1本が準快速（当時）に置き換えられ毎時2本に削減された。さらに2018年3月17日ダイヤ改正で区間快速が新設された影響により毎時1本に削減された。 北九州市においては軌道線（路面電車）の西鉄北九州線が門司区と八幡西区との間（門司港駅 - 折尾駅間）で鹿児島本線と並行していたが、2000年（平成12年）までに順次廃止され、現存しない。 荒尾駅 - … ワンマン運転の普通列車（2両編成）の乗車方法であるが、2006年（平成18年）3月17日まで有人駅での営業時間外の停車時および無人駅に関しては、前の車両のドアのみ開き（中扉は開かず・後ろ乗り前降り）、乗車時には整理券を取り、下車時には乗車券等を整理券とともに運転士に渡す必要があったが、翌3月18日のダイヤ改正後より、すべての駅で列車のホーム側のすべてのドアから乗り降りできる都市型ワンマンになった。 その特性上、この区間で事故やトラブルが発生した場合は、特急が乗り入れる先の各地の路線や、福北ゆたか線など影響が広域に波及しやすい。 本社と熊本支社の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、門司港駅を発車すると、しばらく門司駅を発車すると、貨物駅があった後、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、鹿児島本線から別れる。その直後に九州工大前駅を出ると、北九州高速2号線は若戸大橋料金所で右にそれ、しばらく走ると戸畑駅を出ると、これまで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、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、八幡駅を発車すると、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、左手の筑豊電鉄陣原駅を発車すると、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、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、その後、国道3号と並走し、まもなく九州で唯一その後、海老津駅を出ると、左へ曲がる。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を発車すると、左へカーブしながら福岡県道69号宗像玄海線から離れる。東郷駅を出ると、築堤上を右手の東福間駅を出ると、福間駅を出ると、やや左に曲線を描いた後は直線が続き、古賀駅を発車しても、直線が続く。その途中でししぶ駅を発車し、その後緩やかに右へ曲線を描き、福工大前駅を発車すると、ゆるやかに左へ曲がり、右手の和白通り（国道495号）と並走する。和白通りと完全に並走し始めると、まもなく右後方から左前方へと走る九産大前駅を出ると、左手に同駅の駅名の由来となった香椎駅を出ると、まもなく並走していた香椎線が左に別れる。その後、西鉄千早駅を発車すると、西鉄貝塚線と並走を続け、やや右に曲線を切ったところが西鉄の鹿児島本線は福岡県道550号浜新建堅粕線を挟んで右手に吉塚駅を発車すると、なおも福北ゆたか線と並走し、まもなく左手から山陽新幹線も加わり、2複線1単線の5線が並走する。福岡市営地下鉄空港線や山陽新幹線、九州新幹線、博多駅は天神地区と並ぶ福岡市の都心であり、駅ビルには多数の大規模商業施設が入る。博多ステーションビル（駅ビル）は博多駅を出発後しばらくは九州新幹線・博多南線と並走する。二日市駅を出発すると、直線の左手には筑紫なお、この区間にある二日市駅・原田駅・田代駅・鳥栖駅は、博多駅と同じく鳥栖駅を出るとしばらくは鳥栖市街地を走るが、次第に住宅地へと変わっていき、肥前旭駅を過ぎると、久留米・鳥栖へのベッドタウンとして整備された新しい住宅地が広がっており、まだ家が建設されていない空き地が多々見られる。しかしすぐに住宅地も途切れて一気に田園地帯となり、遥か彼方の筑後川を渡ると左手にブリヂストンの久留米工場があり、工場の横を通り過ぎると一瞬だけ、賑やかな久留米市街地を見ることができる。そしてすぐ久留米駅を出ると左手に羽犬塚駅を出るとすぐ瀬高駅を出てすぐ大牟田駅を出ると、左手に荒尾駅を出ると、国道208号が接近する付近から左手に市道が分岐していくのが見えるが、これは玉名駅を出てしばらくは市街地が続くが、支流（繁根木川）を経て植木駅を出ると上熊本駅を出ると、上熊本の旧駅舎を移築した熊本市電上熊本電停や、熊本市電の車両基地を左手に見る。熊本駅を出てからも九州新幹線の高架と並走する。しばらくは豊肥本線とも並走するが、やがて左へ分かれていく。豊肥本線と分かれてすぐのところに川内駅を出るとすぐに区間別の平均通過人員（小倉駅 - 博多駅間では、前述の「きらめき」のほか、小倉から博多駅 - このほか、なお、八代駅 - 川内駅間の九州各地を結ぶ夜行列車も運行されていたが、博多駅 - 西鹿児島駅（現在の鹿児島中央駅）間ではこの区間で運転されていた特急「2011年3月12日のダイヤ改正で、鹿児島本線で運転された過去の主な優等列車は以下の通り門司港駅 - 荒尾駅間は北九州市・福岡市・久留米市・大牟田市・荒尾市の都市間輸送を担っていることもあり、門司駅 - 小倉駅間には関門トンネルを通り黒崎駅 - 折尾駅間では1893年（明治26年）に設置された短絡線を経由しての筑豊方面との直通運転も可能で、1991年（平成3年）からは、吉塚駅 - 博多駅間の三線化により門司港駅 - 鳥栖駅間での両数は日中は普通・快速ともに1編成単独の3両編成（813系・817系3000番台）や4両編成（415系・811系）での運転もあるが、2編成を連結した6・7・8両編成での運転が多い。最混雑時間帯には3編成を連結した9両編成・12両編成（12両編成は415系のみ）で運転される列車もある。2018年3月17日ダイヤ改正で門司港駅 - 荒尾駅間を直通運転する快速列車は大幅に減便された。日中の列車は区間快速列車が主体となり、小倉・博多方面からの快速・区間快速は最長で羽犬塚駅止まり（快速運転区間は最長で久留米駅まで）となった。