新店线是一条原为台北铁道株式会社私营，二战后改由台湾铁路管理局经营的传统铁路支线。路线自万华站分歧后，逐渐向东南行进至公馆、景美，并逐渐南转，跨过景美溪后继续南行，最后到达终点新店站。全线于1965年停止营运，大部分路基改建为公路，是台铁最早停驶的铁路支线。
前身为明治30年代末期之轻便铁道，以台北南门（专卖局）为起点通往新店，末端延伸到新店龟山一带，为台北南郊重要的交通干道。此私设轨道为营造业者泽井市造经营，后成立“台北轻铁炭矿株式会社”，从运输业跨足煤炭业，原有轨道无法负荷庞大运输量，遂增资改组成立台北铁道株式会社，从纵贯线万华站分支兴建。其中万华＝公馆段于1921年（大正10年）1月22日通车，1月24日上午10点30分试营运；公馆＝新店段则于同年3月25日通车（3月24日试营运）。全线通车时，万华到新店间的行驶时间约为50分钟。
最初的兴建目的，原本是为了便于接驳运送自木栅、深坑、石碇等地开采的煤矿。当时，台北铁道株式会社另经营有2条轨道（运煤台车线）─深坑线（景尾＝石碇 全长10.6哩）与十五分线（景尾＝十五分，全长1.0哩），与可转乘新店线的景尾、十五分两站。
后来则略为兼具观光及通勤铁路的性质—在过去公路运输尚不发达的情形下，假日经常有不少游客搭乘列车，前往离新店站不远处的碧潭风景区，或换搭台车前往乌来游览。台北帝国大学（今国立台湾大学）1928年（昭和3年）3月16日创校后，校门口亦有水源地车站服务附近居民。
战后（1949年（民国38年））新店线由台铁买收，成为辖下支线。由于北新公路于1950年代中后期完工，并开行台湾省公路局客运路线，使得新店线的载客量逐年下滑，亏损也日渐严重；加上路线并非以作为最大转运站的台北车站为端点站，更注定了新店线没落的命运。堀江车站=新店车站段最终于1965年（民国54年）3月24日停止营运。至于万华车站=堀江车站改作为堀江侧线使用，直到1968年（民国57年）废止为止，全线于1970年（民国59年）拆除。
新店线废止后，其原有路基大多被改建为公路。万华─公馆间路段主要修建为今天的汀州路，路幅窄小；万隆─新店间路段则配合既有道路（台北─新店公路）拓宽，成为今天的罗斯福路五、六段和北新路（编号为台九线）。当时原本有意以汀州路作为联络台北与新店之间的替代道路。但根据时任台北市市长高玉树于回忆录中的叙述：景美附近有居民透过陈情取得原铁路用地作为己用，造成汀州路末端无法连接罗斯福路五段，因而作罢。
原路线自万华车站后站起，沿现今汀州路一、二、三段和四段的前段部分、汀州路四段23巷、罗斯福路五段150巷、罗斯福路五、六段、北新路三、二、一段，抵达新店站（站址于现今光明街47、49号），新店站场站轨道最远延伸至碧潭堤防边（今捷运新店站旁之新店路）。
30年后完工通车的台北捷运新店线，路线正是沿台九线地下而行。且万隆站～新店站段大致与台铁新店线路线相同，站名亦多重复，但部分车站位址与现今同名捷运站不相同。
1998年（民国87年）曾在新店线行驶的CK101蒸汽机车复驶，动态保存一段时间，后因种种因素再度停驶并保存在彰化扇形车库。
（包括1965年(民国54年)4月24日停驶前已经废站者）
(1990年裁撤并入新设之万华区、中正区)
(1990年裁撤并入新设之中正区、万华区以及邻接之大安区)
(2010年改制为新北市)
(1968年并入台北市改称景美区，1990年再与木栅合并为文山区。今属台北市文山区景美次分区及兴隆次分区)
(2010年改制为新店区)
