충청남도 천안에서 시작하여 서해안을 따라 전북특별자치도 군산과 익산을 연결하는 총연장 154.4㎞의 노선이다.
장항선은 조선경남철도주식회사(朝鮮京南鐵道株式會社)에 의하여 충남선이라는 이름으로 건설된 사설철도선이었다. 1922년 6월 천안역∼온양온천역 구간이 처음으로 개통되었고, 1931년 8월 남포역∼판교역 구간이 개통됨으로써 전구간을 개통하게 되었다. 그러나 광복 이후 사설철도 및 부대사업 일체에 대한 국유화조처(1946.5.10)로 다른 사설철도와 함께 국유화되었다.
1955년에 종점인 장항의 이름을 따 장항선으로 개칭되었다. 1991년에 새마을호 열차가 운행을 시작하였다. 2007년 3월에 천안역 · 온양온천역 구간이 새 선로로 이전되었으며 2007년 12월에는 온양온천역 · 신례원역, 주포역 · 남포역 구간이 직선화되었다. 2008년 1월에는 장항역 · 군산역 · 대야역 구간을 개통하여 군산선의 대야역 · 익산역 구간을 장항선에 편입하였다. 장항역이 신설되면서 구 장항역은 장항화물역이 되었다. 2008년 12월에 천안역 · 신창역간이 복선전철로 개통되었다. 익산역 · 대야역 구간을 복선전철화하고 대야역을 기점으로 하는 군장국가산업단지 인입철도를 만들 예정이다.
이 철도는 천안에서 온양을 거쳐 장항, 전북도 군산, 익산까지 충남도와 전북도의 평야지대를 남북으로 가로질러 가면서, 예산 · 홍성 · 광천 · 대천 등 이 지방의 주요한 도시들을 거의 지나고 있어 충남도 남서부 지역의 매우 중요한 교통축이 되고 있다. 또한 전북도 익산까지 노선이 연결됨으로써 전북도 서북지방과 충남도 서남지방 간의 교류확대도 기대된다.
장항선은 여객 및 화물수송을 모두 담당하고 있다. 2009년 여객열차가 익산 방향의 하행선이 27회, 천안 방향의 상행선이 27회씩 운행하였다. 2008년의 여객수송량은 371만 1017명이었다. 한편 2008년의 화물수송량은 77만 6300톤으로 많은 규모는 아니었다. 화물품목은 컨테이너가 61만 5616톤으로 가장 많았고, 그 다음은 잡화 19만 3765톤이었다.