아오모리현이 소유하고 아오이모리 철도가 운영하는 유일한 철도 노선으로, 아오모리현 산노헤군 산노헤마치의 메토키역과 아오모리시의 아오모리역을 잇고 있다. 2002년 및 2010년에 아오이모리 철도가 JR 히가시니혼으로부터 이관받은 도호쿠 본선의 아오모리현 구간이다.

한때 제3섹터 노선 중에서는 가장 긴 노선이었다. 원래는 홋카이도 치호쿠 고원철도가 가장 길었지만, 2006년에 폐선되며 그 타이틀은 큐슈 신칸센 병주구간인 히사츠 오렌지 철도에 4년 7개월간 넘어가 있다가, 2010년 12월 도호쿠 신칸센 신아오모리 연장개업 때 타이틀을 빼앗아왔다. 현재는 2019년 3월 23일 산리쿠 철도 리아스선(사카리~쿠지, 163km)이 타이틀을 가지고 있다.

1891년 9월 1일에 일본 철도가 모리오카~아오모리 구간을 부설한 것이 시초이다. 1906년에 국영화되었고 1909년에 도호쿠 본선이라는 이름이 붙여졌다. 이후에는 많은 역과 신호장들이 생겨나고 승격되었다가 폐지되기를 반복하였으며 1987년에 국철분할민영화로 JR 히가시니혼 소속이 된다.

1990년에 정부와 여당이 합의한 '정비신칸센 개통 시 병행재래선은 JR에서 경영분리한다'는 정비신칸센법에 따라 병행재래선 구간을 운영하기 위한 제3섹터 철도회사 아오이모리 철도가 2001년에 출범하였다. 2002년 12월 1일 도호쿠 신칸센 모리오카~하치노헤 개통과 동시에 병행재래선 구간의 운영권이 아오이모리 철도로 넘어가 아오이모리 철도선이 되었고, 2010년에는 신칸센이 신아오모리역까지 연장되면서 하치노헤~아오모리 구간을 양도받아 지금의 형태가 되었다.

JR 오미나토선과 직결하는 쾌속 시모키타를 제외하고는 모두 보통열차만 운행한다. 이와테 은하철도선 및 오미나토선과 직결하는 편성이 있으며, 거의 모든 편성은 하치노헤역을 기준으로 계통이 분리된다.

아오모리 네부타마츠리 시즌이 되면 임시편성을 투입해 가며 혼잡을 완화시킨다. 심지어 '네부타 라이너'라고 해서 쾌속열차를 투입하는데, 무려 신차인 E721계 전동차를 투입시켜 운행한다.

JR에서 운영하는 노선이 아닌데도 JR패스, 청춘18티켓을 사용할 수 있다. 단, 조건은 하치노헤, 노헤지, 아오모리를 제외한 다른 역에서는 승하차 금지. 이런 규정이 있는 이유는, 하치노헤역에서 접속되는 하치노헤선과, 노헤지역에서 접속되는 오미나토선이 다른 JR선과 연결되어있지 않은 고립 노선이기 때문이다. 그나마 하치노헤선은 도호쿠 신칸센을 타고 하치노헤역에서 타고 들어갈 수 있지만, 오미나토선은 아오이모리 철도를 이용하지 않고서는 갈 방법이 없기 때문에 이런 규정이 있는 것. 침대열차는 이 특례가 적용되지 않았기 때문에 과거 호쿠토세이나 카시오페이아가 운행하던 시절에는 이 구간에서 추가 요금을 받았었다. 하지만 홋카이도 신칸센 개통으로 더 이상 일반 발권 가능한 침대열차가 다니지 않게 되면서 해당 규정도 유명무실해진 상태.

임률이 상당히 비싼 편이며, 특히 3섹터로 이관된 모리오카역 - 아오모리역 구간 이동 시에는 재래선과 신칸센의 운임요금 차이가 거의 없다. 모리오카 - 아오모리 간 JR선 운임은 3,410엔이나, IGR 이와테 은하철도와 아오이모리 철도를 이용 시 이 구간의 운임이 5,590엔이다. 신칸센 자유석[1] 요금이 2,640엔이므로 신칸센 운임요금이 6,050엔이 되어, 3섹터 재래선 요금과 겨우 460엔 차이. 반면, 소요 시간은 신칸센이 1시간 내외인 것에 비해 재래선 이용 시 4시간이 걸리기 때문에, 460엔을 아끼겠다고 3시간을 더 들여 모리오카 - 아오모리 간을 전 구간 이용하는 승객은 거의 없다고 봐도 된다. 청춘 18 티켓 등으로도 하치노헤 이남으로는 통과가 불가능하므로, 재래선 여행객들은 대개 오우 본선을 이용하여 아오모리로 향하는 편이다.