총연장은 3.6km이다.
일본 야마구치현(山口縣) 유야(油谷)와 울산항 사이의 신항로를 개설하기 위하여 울산항이 건설됨에 따라 이 노선의 건설을 착수하게 되었다.
1944년 6월 노반공사를 시작하였으나 해안의 지반이 약하여 성토를 한 후 같은 해 12월에 준공하였다. 이어서 궤도공사를 하였으나 1945년 3월 중순 호우로 성토한 것이 약 150m 유실되었으며 궤도공사는 울산항 공사 준공 전에 이루어졌다.
그러나 광복으로 신항로 개설은 실현되지 못하고 1952년에 철도만 영업을 시작하였다. 단선철도이며, 보통역인 장생포역이 있다. 태화강역에서 동해남부선 및 울산항선과 연결된다.
장생포선은 여객수송에는 이용되지 않으며, 울산항 주변의 화물수송만 담당하였다. 2008년의 화물수송량은 119만 6,996톤에 달하였다. 1990년대 중반에는 250만 톤 이상의 화물을 처리하였으나, 점차 화물수송량이 감소하였다. 화물품목은 유류가 119만 6,215톤으로 전체 화물의 대부분을 차지하였다. 장생포선은 2018년 1월에 운행을 종료하였다.