JR東日本の路線(地方交通線)。新庄−余目間 43.0km、単線非電化。
陸前国(宮城県)小牛田と羽前国(山形県)余目を結ぶ「陸羽線」のうち、奥羽本線と交差する新庄より西側の区間を指す。
1913年12月7日、「酒田線」として新庄−古口間が開業したのが始まり。その後1914年6月15日に清川、同年8月16日に狩川、同年9月20日に余目まで延伸された。酒田線は1915年4月25日には酒田まで延伸され、全通した。
1917年11月1日、陸羽東線の全通に伴い酒田線を陸羽西線に改称。
1920年から1923年にかけて陸羽西線は余目から新潟方向へも延伸されて鼠ヶ関まで開通したが、1924年4月20日、新庄−余目間以外は羽越本線に編入され、現在の陸羽西線の形になった。
1〜3時間に1本程度の運転。新庄−余目間はおよそ45分。余目から羽越線に乗り入れ、酒田まで直通する列車も多い。
基本は普通列車だが、「最上川」の愛称を持つ快速列車が1.5往復設定されている。
最上川に沿って走るところから、「奥の細道最上川ライン」の愛称がある。陸羽東線の「奥の細道湯けむりライン」と対になるもの。