JR 히가시니혼의 노선으로, 센다이역과 우젠치토세역을 잇는 노선이며, 이름은 센다이(仙台)와 야마가타(山形)에서 한 글자씩 땄다. 전선 단선 구간[1] 으로, 운행계통상으로는 우젠치토세역에서 오우 본선을 따라 야마가타역까지 간다. 우젠치토세-야마가타 구간에는 궤간이 다른 야마가타 신칸센, 오우 본선과는 달리 단선이 센잔선용으로 부설되어 있다. 전 구간이 센다이시, 야마가타시 내에 있는 것도 특징 중 하나다. 그리고 이 두도시간 통근, 통학을 책임지는 중요한 노선이다.

1929년 '센잔토선'으로 처음 개통하였으며, 이 때 개업한 구간은 센다이-아야시[2] 구간이었다. 1931년 아야시-사쿠나미 구간이 연장되었고, 1933년에는 우젠치토세-야마데라 구간이 '센잔사이선'으로 개통하였다. 1937년에 이 두 구간이 이어짐으로써 '센잔선'이라는 이름을 받았다. 내륙에 있어서 그럴 것 같지는 않지만, 이 노선도 2011년 도호쿠 대지진이 일어나자 전 구간 운행이 불통되었다가 그 해 4월 23일부터 전 구간 운행이 재개되었다. 2014년 3월 14일에는 휴지 중이던 야츠모리역과 니시센다이 하이랜드역 2개의 임시역이 공식적으로 폐지되었다.

운행 형태는 앞에서도 말했듯 센다이-야마가타간을 잇는 형태[3]이며, 특별쾌속 '센잔'은 센다이-야마가타를 51분에 논스톱으로 이어 주었으나, 점차 정차역이 추가되면서 소요시간이 길어졌다.[4] 신형차량은 주로 특별쾌속에 투입되는 편이었으나 시각표 개정으로 현재는 전차량이 신형차량인 E721계로 운용된다.

1시간에 2~3개 정도가 운행하는데 대부분은 수요가 집중되는 센다이 ~ 아야시 사이의 구간운행이고 전구간을 달리는 열차는 1시간에 1대꼴로 존재한다. 그 중 일부는 쾌속으로 편성되어 중간에 있는 산골짜기 역들을 통과한다. 따라서 센다이 - 야마가타 수요는 소요시간은 거의 차이가 안 나지만 배차간격에 압도적으로 우위가 있는 고속버스가 거의 독점하고 있다.

통근, 통학수요가 많아서 아침과 저녁에 타 보면 열차가 은근히 꽉 찬다. 다만 오후에 타면 열차가 오래 멈춰 있는 모습을 볼 수도 있다.

Suica가 아야시역까지만 완전대응되고, 사쿠나미역, 야마데라역, 야마가타역은 일부대응만 된다.