태백선은 강원도의 지하자원을 수송하기 위하여 산업철도로 건설되었으며, 험준한 산맥을 꿰뚫는 터널이 많다. 그 가운데 정암터널은 중앙선과 태백선이 분기하는 제천역에서 83㎞ 지점에 건설되었다. 단면형태는 말굽형[馬蹄型]으로 길이 4,505m, 너비 3.9m, 높이 5.9m의 단선철도로 건설되었다.
1973년 2월 28일 개통되었으며 터널의 길이는 4,505m로, 순수한 우리 기술진에 의하여 만들어진 우리나라에서 가장 긴 철도터널이었다. 그러나 1999년 5월 18일에 전라선죽림온천·관촌 간에 슬치터널이 6,128m로 개통되면서, 정암터널은 일반철도 최장터널의 지위를 상실하였다. 슬치터널도 한때 일반철도의 최장터널이었고, 영동선의 흥전·나한정역 사이의 스위치백 구간을 대신하기 위해 강원도 태백시 백산동·삼척시 도계읍을 잇는 16.2㎞의 솔안터널이 완공되어 일반철도에서 가장 긴 터널이 되었다. 솔안터널은 2012년에 개통되었으며, 루프(Loop)형 터널이다.