길이 141.7㎞. 20개역으로 되어 있다. 함경선길주역에서 분기하여 재덕·합수·백암·보안 등을 거쳐 압록강변 혜산진까지 연결된다.
백암에서 갈라져두만강변 무산에 이르는 백무선과 연결되어 고원지방의 삼림과 지하자원 개발을 목적으로 함은 물론, 만주 내부지역으로 이어지는 동맥선으로서 국방상 극히 중요한 노선이었다.
노선조사와 측량 때 지형·밀림 등의 조건으로 실측에 어려움을 겪자 육군참모본부에 의뢰하여 1929년 5월 항공사진촬영에 의한 지형측량을 실시하여 항공사진측량을 철도에 응용한 효시가 되었다.
1931년 5월 길주∼수북간 제1공구 노반공사를 시작으로 총 15개 공구로 나누어 노반공사를 하고 4회의 구간개업을 하였으며 공사진척 상황은 다음과 같다.
길주∼재덕간 26.2㎞를 1932년 12월에 개업하였고,이어 1933년 재덕∼합수간(31.0㎞), 1934년 합수∼백암간(12.8㎞), 1935년 백암∼봉두리간(29.7㎞), 1937년 11월봉두리∼혜산진간(42.0㎞)을 차례로 개업하여 전구간의 완공을 보았다.
최종개업구간 공사중 혜산진 상류 보천보경찰서피습사건 등이 있었으나, 12년계획 준공예정기한내에 전노선을 개통하였다. 광복 후 백두산청년선(白頭山靑年線)으로 개칭되었고 1978년 9월 전철화되었다. 백두산일대를 방문하는 여객수송용으로 이용도가 높다.