함경북도의 회령-종성-웅기 등을 거쳐 북부를 순환하는데, 특히 두만강 연안의 국경 지대를 달리는 구간으로서 길이는 약 329㎞이다. 지금의 북선선(北鮮線 : 上三峰∼羅津) 전부와 함경선 중에서 청진∼상삼봉 구간을 합한 철도 이름이었다. 사설(私設)이던 도문철도주식회사(圖們鐵道株式會社)가 설립되고 1919년 회령∼상삼봉 사이의 철도가 개통되어 영업을 시작하였다.
이어서 1924년 상삼봉에서 동관과의 사이에 철도가 완공되었는데 이들은 모두 협궤 철도였다. 이와 별도로 1927년 동관∼웅기 사이에 국유 철도로 광궤인 도문선 건설에 착수하였다. 1929년 회령∼동관 사이의 철도를 국유 철도로 매수하면서 도문서부선이라 부르고, 1932년 광궤 철도로 개수하였다. 1929년 11월 도문선의 일부로 신아산∼웅기 사이의 철도가 부분 완공되면서 도문동부선이라 불리게 되었다.
이어서 1933년 8월 동관∼신아산 사이의 철도가 완공됨으로써 회령에서 웅기에 이르는 도문선이 완공되었다. 1932년 도문선은 국유 철도이면서도 남만주철도주식회사로 이관되어 위탁, 운영되면서 이름도 만철북선선(滿鐵北鮮線)으로 개칭되었다. 이무렵 만주에는 만주 제국이 건설되었고, 만주의 동부 문호로 청진·웅기·나진 등의 이른바 북선삼항(北鮮三港)이 크게 각광을 받을 때였으므로, 북선선으로 개칭된 도문선은 만주국의 서울이었던 신경(新京:지금의 長春)을 연결하던 경도선(京圖線)과 더불어 교통의 대동맥을 이루는 중요한 철도였다.
광복 후 청진과 나진 사이에 청라선(淸羅線)이 부설되었으므로 두만강과 청진을 연결하는 환상(環狀)의 철도가 완성되어 관북지방 북부의 대동맥 구실을 하고 있을 것으로 보인다. 또한, 상삼봉에서 조양천(朝陽川)에 이르는 천도선(天圖線)과, 남양(南陽)에서 도문을 거쳐 장춘에 이르는 장도선(長圖線), 훈융(訓戎)에서 훈춘(琿春)에 이르는 훈춘선(琿春線)이 각각 두만강 철교를 건너 연결되어 있다.
광복 후 홍의역(洪儀驛)에서 소련령인 연해주의 블라디보스토크와의 사이에도 철도가 부설됨으로써 소련의 함대 기항지로 되어 있는 청진과 블라디보스토크를 직접 철도로 연결할 수 있게 되었다. 도문선 연안은 철·석탄(특히 갈탄)·구리·목재 등의 자원이 풍부한 곳으로 이들의 수송에 중요한 구실을 하고 있다.