石北本线是一条隶属于北海道旅客铁道（JR北海道）的铁路路线，始于新旭川站，终于网走站。石北本线属于地方交通线及在来线。该铁路路线除提供客运列车，新旭川至北见市路段亦有日本货物铁道的货运列车行驶。

石北本线，顾名思义，即连结北海道石狩地区与北见地区的路线。石北本线始于新旭川站，终于网走站。以前连结两地的路线有三条，第一条路线为“名寄本线”，由宗谷本线的名寄经过兴部、远轻到达北见、网走。第二条是由十胜地区的池田到达北见、网走的“网走本线”（后来的池北线、北海道池北高原铁道）。第三条由旭川市，越过北见，也就是现在的 石北本线。而在1932年打通北见峠后，石北本线成为石狩与北见两地区的最短路线。石北本线的常纹隧道1914年开通，其长度仅507m，但工期却高达3年，较同时间的大阪电气铁道（现在的近畿日本铁道）奈良线的生驹隧道长度3388m，工期33个月相比，工程的难度可想而知。1968年发生十胜冲地震，造成隧道损坏，于1970年修复时，工人发现隧道壁内埋有人骨，虽然经过调查后证实为修筑隧道的罹难者（即人柱，为某种目的而牺牲的人），但是常纹隧道的灵异之说已不胫而走。

1922年（大正11年）11月4日，国有铁道石北线开业，线路为新旭川站—爱别站。新设新旭川站、东旭川站、楼冈站、当麻站、伊香牛站、爱别站。

1923年（大正12年）11月15日，终点站由爱别站延伸至上川站。新设中爱别站、安足间站、上川站。

1927年（昭和2年）10月10日，石北线改称为石北西线。

1929年（昭和4年）11月20日，终点站由上川站延伸至中越站。新设天幕站、中越站。

1927年（昭和2年）10月10日，国有铁道石北东线开业，线路为远轻站—丸濑布站。新设濑王濑站、丸濑布站。

1929年（昭和4年）8月12日，终点站由丸濑布站延伸至白滝站。新设下白滝站、白滝站。

1932年（昭和7年）10月1日，终点站由白滝站延伸至中越站。新设上越站、奥白滝站、上白滝站。涌别线远轻站—野付牛站编入石北线，新旭川站—野付牛站间改称为石北线。

1912年（大正元年）11月18日，涌别轻便线开业，线路为野父牛站—留辺站。新设相内站、上相内站、留辺蘂站。

1914年（大正3年）10月5日，野付牛站—留辺蘂站间改称为留辺蘂轻便线。涌别轻便线改为留辺蘂站—下生田园站。新设奔无加站、上生田园站、下生田园站及常纹信号所。

1915年（大正4年）11月1日，涌别轻便线终点站由下生田园站改为远轻站。新设远轻站。

1916年（大正5年）11月7日，留辺蘂站—远轻站区间将原有的762mm轨距改为1067mm轨距，野付牛站—远轻站—社名渊站间统合至涌别轻便线。

1922年（大正11年）

4月1日：常纹信号所变更为常纹信号场。

9月2日：涌别轻便线改名为涌别线。

1932年（昭和7年）10月1日，涌别线远轻站—野付牛站间分离涌别线，编入石北线。

1911年（明治44年）9月25日，网走线开业，线路为别站—野付牛站。新设野付牛站

1912年（大正元年）

10月5日：终点站由野付牛站延伸至网走站（初代）。新设绯牛内站、美幌站、女满别站、网走站。

11月18日：网走线改称为网走本线

1923年（大正13年）9月1日，新设呼人站。

1932年（昭和7年）12月1日，网走站（初代）改为浜网走货物站，新设网走站（二代）。

1934年（昭和9年）2月5日，上相内站和相内站改名为相内站和东相内站。

1942年（昭和17年）10月1日，野付牛站改名为北见站。

1946年（昭和21年）

3月1日：下生田园站和安国站改名为上升田园站和生田原站。

7月：新设美野乘降所。

12月1日：新设野上乘降所、生野乘降所。

1947年（昭和22年）2月11日，新设旧白滝乘降所、旭野乘降所。

1948年（昭和23年）11月1日，新设岛泽乘降所。

1949年（昭和24年）6月1日，石北本线移交日本国有铁道

1950年（昭和25年）

1月15日：旭野乘降所变更为西女满别站。

10月1日：新设函馆站—网走站间的准急列车。

11月1日：新设下相内乘降所。

1951年（昭和26年）7月20日，奔无加站改名为金华站。

1955年（昭和30年）8月20日，留辺蘂站—北见站间开始运行内燃机车。

1956年（昭和31年）

11月1日：新设伊奈牛乘降所。

时间不详：美野乘降所废止。

1957年（昭和32年）12月1日，新设柏阳乘降所。

1959年（昭和34年）9月22日，新设旭川站—网走站间准急列车。

1960年（昭和35年）5月2日，新设北日出乘降所、将军山乘降所、爱山乘降所、东云乘降所。

1961年（昭和36年）

4月1日：石北线改称为石北本线。

10月1日：新设函馆站—网走站间的急行列车。

1964年（昭和39年）10月1日，新车网走站—函馆站间的特急列车。

1967年（昭和42年）

10月1日：下相内乘降所废止。

11月15日：野上乘降所变更为新荣野站。

1971年（昭和46年）

7月1日：岛泽乘降所废止。

12月24日：全日本最后的由蒸汽机车牵引的急行列车大雪六号改由柴油机车牵引。

1972年（昭和47年）10月2日，新设札幌站—网走站间的特急列车。

1975年（昭和50年）5月31日，北见站—网走站间运行SL告别号列车。

1980年（昭和55年）10月1日，客货混装列车全面废止，全线客货分离。

1983年（昭和58年）1月10日，新旭川站—网走站间开始使用CTC系统。楼冈站、伊香牛站、中爱别站、天幕站、中越站、奥白滝站、上白滝站、下白滝站、濑户濑站、安国站、金华站、绯牛内站、西女满别站、呼人站无人化。

1984年（昭和59年）

2月1日：网走站—浜网走货物站间的货物支线废止，浜网走货物站废止。

11月10日：东旭川站、当麻站、爱别站、安足间站、白滝站、丸濑布站、生田原站、东相内站、相内站、端野站、女满别站无人化。

1986年（昭和61年）11月1日，东旭川站—北旭川货物站间的货物支线废止，新设南永山临时乘降所、西北见临时乘降所、爱野乘降所。

1987年（昭和62年）4月1日，国铁分割民营化，石北本线由北海道旅客铁道继承。日本货物铁道在新旭川站—北见站间和美幌站—网走站间进行货物营业。南永山临时乘降所、西北见临时乘降所、爱野临时乘降所变更为站。北见站—美幌站间的货物营业废止。东旭川站—北旭川车站间的货物支线废止。北日出乘降所、将军山乘降所、爱山乘降所、东云乘降所、旧白滝乘降所、伊奈牛乘降所、新荣野乘降所、生野乘降所、柏阳乘降所变更为站。

1990年（平成2年）9月1日，伊奈牛站废止。

2000年（平成12年）4月1日，新设西留辺蘂站。

2001年（平成13年）7月1日，天幕站废止，中越站、奥白滝站变更为信号场。

2002年（平成14年）4月1日，美幌站—网走站间的货物营业废止。

2006年（平成18年）3月18日，新荣野站废止。

2007年（平成19年）3月1日，绯牛内站—美幌站间发生列车脱轨事故，共有51人受伤。

2016年（平成28年）3月26日，上白滝站、旧白滝站废止，下白滝站、金华站变更为信号场。