集集线是由台湾铁路管理局所经营的铁路支线，连接彰化县二水乡与南投县水里乡，为台铁现有最长的铁路支线，也是南投县唯一的铁路。集集线的前身为台湾电力公司兴建的外车埕线，系配合日月潭水力电气工事兴建。现线已转型旅游路线；南投县政府一度使用南投县观光铁道之名，但罕用。集集线除了肩负南投县名间、集集、水里地区的交通外，也是国内具有名气的观光铁路线; 另外由于路线邻近国军兵整中心，在龙泉站前设有中兴二号特种支线，偶尔夜间会有军运列车行驶。
配合前瞻基础建设计划，现有自田中车站新辟田中支线抵达高铁彰化站，并与集集线直通运转之计划。
1919年（日治时期大正八年），基于台湾电力株式会社兴建日月潭门牌潭发电所（日月潭第一发电所，现在的大观第一发电厂）、日月潭第二发电所（现在的钜工发电厂）的运输需要，集集线开始兴建。1921年10月完工，1922年1月14日开始办理客运业务。1927年4月由台湾总督府买收并进行路线改善，成为铁道部所辖支线。
1959年，发生八七水灾，台糖中浊线因受损严重而停驶拆除，此后集集线成为南投地区唯一的联外铁道。
1999年9月21日发生的九二一大地震，造成集集线毁坏严重：集集车站倾斜，多处路线铁轨也扭曲变型。直到2001年1月21日才修复通车，并持续转型成为台湾著名观光铁路之一。在复驶后除因部分路段不能运行而改道，受损的轨道、路基和号志等被移至921大地震纪念馆展示，以资纪念。
集集线是2010年上映、以铁路故事为题材的公共电视文化事业基金会电视电影《记得我们爱过》的舞台。
2014年10月28日，集集线与日本千叶县夷隅铁道缔结姊妹铁路。
2016年8月27日，集集线与日本静冈县天龙滨名湖铁道天龙滨名湖线缔结姊妹铁路。
国立集集美术馆共有4节车厢，并驶于集集线。
2021年8月14日受台16线公路旁边坡滑落影响，造成集集－车埕间路线一度中断，于8月20日抢通，又在8月26日凌晨4时发现集集－车埕间二号隧道衬砌遭挤压剥离变形，已造成隧道及连通道明显损坏约20米，评估需2022年4月30日才能恢复通车，集集线列车仅行驶至集集站。因2022年5月18日的大雨，恢复通车时期再延后至2023年3月；又因为集集支线二号及三号隧道上方边坡滑落导致压迫隧道体与连通结构，需要先做边坡防护工程再兴建新隧道，需要延后至2025年底。
为了方便到访的游客乘车及推广沿线观光，台铁在集集线附近各大车站贩售有集集线一日周游券，车票为长条型薄纸式，与一般的背磁式车票不同，全票90元、优待票45元，购票当日可在二水-车埕间不限次数乘车。
（注：车站等级：分为特等、一等、二等、三等、甲简、乙简、丙简、简易、招呼、号志）
