동해남부선의 지선으로 총연장은 5.6km이다. 포스코의 공장 인입선 기능을 수행하는 노선으로 특성상 종종 제철선 또는 포항제철선이라 불리기도 한다.
1968년 4월 25일에 착공하여 같은 해에 효자역에서 괴동역 구간이 완공되었으며, 총공사비 2억 3,313만 1,000원이 투자되었다. 1970년에 10월에 괴동역에 포항종합제철전용선이 부설되었다. 포항제철 직원 전용 통근열차가 1975년부터 운행하였으나 한국철도공사와 포스코 간의 운행 협상이 결렬되면서 2006년부터 운행이 중단되었다.
괴동은 원래 포항시 대송면의 한 동이었으나, 1973년 같은 면의 송정·송내·동촌·장흥동 및 오천면의 인덕동과 함께 포항시에 편입되어서 제철동의 일부가 되었다. 현재는 포항종합제철 및 조립금속 위주의 공장이 입지하고 있는 완전한 공업지역을 이루고 있다.
괴동선은 현재 화물전용 노선이며, 여객수송은 이루어지지 않고 있다. 2008년에 화물수송량은 263만 2172톤으로, 무연탄 103만 1,847톤, 잡화 159만 901톤 등을 처리하였다. 포항종합제철공장과 동해남부선을 연결하여 우리나라 전역과 통하게 하는 철도이다.