平溪线是由台湾铁路管理局所经营的传统铁路支线，最初是为了运输自沿线矿坑开采而得的煤矿而兴建此路线，后来并兼办客运。
虽然只有一座设在市道106号的公路平交道，但仍有无数个行人穿越区，因其单线非电气化铁路，众多民众也直接在铁轨上步行。
平溪线原称石底线，是为了开发平溪地区的煤矿所设置的铁路。为了开发此地区的煤矿，颜云年和藤田组于1918年6月组成了“台北炭矿株式会社”，但因此处地形多山导致交通困难，曾思考要以架设索道或是设置铁路以连接宜兰线的方式来运送煤炭，因考量铁路对地方产业发展之影响，故决定投入巨额资金兴建石底线。石底线于1919年1月动工，后来因1920年因第一次世界大战后的世界经济萧条，导致藤田组退出，故颜云年收购其全部资金，并和贺田金三郎、木村久太郎、林熊征共同增资五百万圆，使铁路工程得以继续。而颜云年亦将云泉商会在瑞芳及金山经营的采矿事业合并，在1920年9月改称“台阳矿业株式会社”。而后铁路在1921年（大正10年）7月全线完工，是为台阳矿业株式会社石底线，为运煤专用铁路，总工程费用约230万圆。石底线是当时“里台北地方”唯一的交通设施，由于仅作为运煤使用之效益不高，总督府在计划将私营的石底线收购为官营，总督府当时考量的因素如下：
1929年（昭和4年）10月1日由台湾总督府铁道部以150万圆收购石底线改为官营，定名为“平溪线”，经过整建之后开始兼办客运，设有三貂岭站、十分寮站（今十分车站）、岭脚寮站（今岭脚车站）、石底站（今平溪车站）、菁桐坑站（今菁桐车站）。
1980年代时，由于平溪区内煤矿场相继关闭及人口流失等因素，平溪线的营运亏损。台湾铁路管理局曾打算停止平溪线铁路，但经过地方人士的积极争取而保留。
平溪线为台铁六条客运支线之一（平溪线、内湾线、六家线、集集线、深澳线、沙仑线），也为目前仍营运的铁路支线当中历史最悠久，也是风景最美丽的客运支线。平溪线沿基隆河河谷兴建，沿途有原始的河谷景观、壶穴、瀑布，生态资源丰富。平溪线沿线旅游景点甚多，包括三貂岭瀑布群、十分瀑布、眼镜洞、四广潭、台湾煤矿博物馆、平溪老街、孝子山、平溪三尖、菁桐老街、石底煤矿遗址等；近年来平溪每年固定举办“天灯节”，平溪线也发挥了大量输送游客的功能。平溪线沿线的基隆河溪谷有“平溪耶马溪”的美名，也被喻为“台湾的保津峡”。
平溪线八大名景：
在日治时代1920年代，即有将台阳矿业的石底线延伸至景尾（景美），以与台北铁道株式会社新店线接轨，形成“台北里线”的构想，但因公司财务状况不佳而未实现。昭和5年（1930年）台湾总督府产业调查会决议事项，在新建的地方铁道中，即列出“景尾菁桐坑间 25.7㎞”的计划线。若将此路线延伸，除了能促进煤炭挖掘，也能减少兰阳地区的物资往南送的费用，但此延伸计划至终战前未实现。
战后，台湾铁路管理局曾考虑以美援兴建“菁桐坑-景美支线”。探查报告中，设置景美、木栅、深坑、双溪口、文山、武坑、菁桐坑等车站。
在1996年复提出平溪线延伸木栅案。行政院经建会(现国发会)也曾于2004年做过“台北都会区休闲游憩铁路暨沿线土地规划利用之研究”，规划从捷运木栅站起，沿途设深坑、枫子林、石碇子埔、姑娘庙等站，最后在菁桐接轨平溪线，但最后都因为种种因素而未成功。
本延伸案在2007年交通部运研所、2010年蔡英文市长候选人及2011年蔡英文总统候选人等都提议延伸至深坑，不过因为兴建成本高、台铁态度消极，以及地形过于险峻，地方政府只允诺会评估。2017年，总统蔡英文任内提出之前瞻基础建设计划并未纳入本线延伸计划，让本线延伸案仅止于纸上谈兵。
未来若是侯硐双溪区间线型改善计划长隧道通过，平溪线与宜兰线分岔站将由三貂岭站调整为侯硐车站，原宜兰线侯硐三貂岭区间将成为平溪线延伸段。本来亦有增加列车节数加大载运旅客数而加长菁桐车站月台的改造计划，后来因菁桐车站的居民反对而作罢。
（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）
注：部分国音电码无资料或遗失
日本江之岛电铁于2013年4月23日与平溪线合作，签订合约。旅客持使用过之平溪线一日券或江之岛电铁车票（日期不拘），免费互换。交换时间自2013年5月1日起，延长至2016年3月31日为止。
