開業前

• 1915年（大正4年）：相模軽便鉄道として会社設立が計画され、10月21日に最初の定款が作成される。当初の計画では、茅ケ崎 - 寒川 - 厚木 - 原当麻 - 久保沢（城山町）付近 - 相原を通る路線であった。
• 1916年（大正5年）6月26日：相模鉄道の発起人鳥越金之助（元帝国鉄道庁技師）ほか21名に対して茅ケ崎 - 相原間の軽便鉄道敷設免許が交付される^[12]。
• 1917年（大正6年）12月18日：相模鉄道の創立総会が高座郡茅ヶ崎町茅ヶ崎の伊藤里之助（当時の茅ヶ崎町長）宅にて開催。資本金は60万円、本社所在地は茅ヶ崎町茅ヶ崎5573-2に置かれた。
  • 初代社長に日米富士自転車創業者で衆議院議員でもあった岡崎久次郎^[13]が就任
• 1918年（大正7年）1月4日：相模鉄道株式会社の設立登記がされる。
• 1919年（大正8年）
  • 7月10日：相模鉄道が日本鋼管との間に軌条約8km分の購入契約を結ぶ。
  • 7月11日：国鉄茅ケ崎駅付近（茅ケ崎駅を出て左カーブの左側）に本社事務所と機関庫が完成。
  • 7月19日：寒川 - 川寒川間の砂利採取支線の敷設許可がおりる。
  • 7月22日：砂利採取、販売兼営認可がおりる。
  • 当時は、手掘りにて砂利を採取し、鉄道開通以前であったため、狭い専用線を茅ヶ崎から敷設して、トロッコに積んで馬力で茅ヶ崎停車場に運搬し、ここから東海道線の貨車に積み替えて目的地まで運ぶというものであった^[14]。敷設された専用線は、鉄道用地ではなく県道を借用していたとの記述もある。
  • 11月10日：一期工事の土木工事の入札が行われる。
  • 11月21日：香川駅停車場予定地付近にて軌道敷設起工式を開催。線路予定地から反対運動も起き、さらに鋼材が高騰し資金不足で会社設立から起工式まで2年もかかった。
• 1920年（大正9年）
  • 1月10日：茅ケ崎駅への乗り入れ連絡が承認される。乗り入れ工事は鉄道院によって施工。
  • 5月末：乗り入れ工事完成。工事期間中に茅ヶ崎停車場共同使用願及び連帯輸送開始願を鉄道院に提出。
  • 7月：砂利の採取地を寒川村一之宮、宮山及び神田村田村（現在の平塚市田村）と決める。
• 1921年（大正10年）
  • 5月29日：茅ケ崎駅 - 寒川駅間5.0kmにて試運転。貨車3両を連結して寒川駅 - 川寒川駅間試運転。開業に向け、鉄道省からテンダー式蒸気機関車4両、4輪客車2両、4輪無蓋車11両、4輪緩急車3両の計18両の払い下げを受けた（以上のように書かれた資料もあるが、当時の話では2両しか機関車がなかった〈1924年参照〉とされ、払い下げが記述通りに行われたのか、記憶違いかは不明）。
  • 9月12日：鉄道係員服務規則、鉄道係員懲罰規定、旅客及び貨物運輸規則、貨物運賃及び料金規則、貨物営業マイル程、運賃割引準則、増運賃規則、列車運転時刻などの諸規則が認可される。
  • 9月20日：開通を目前に岡崎久次郎をはじめ役員のほとんどが退任。草津軽便鉄道の別府藤馬^[15]が代表取締役となる^[16][17]。

開業後

• 1921年（大正10年）9月28日：相模鉄道線 茅ケ崎駅 - 川寒川駅間（4.0mi.≒6.44km）が開業^[18]。香川駅・寒川駅・川寒川駅が開業。当時は28kgレールを使用していた。
• 1922年（大正11年）5月10日：砂利支線（貨物線・後の西寒川支線）寒川駅 - 四之宮駅間（1.2M≒1.93km）が開業。四之宮駅が開業^[19]。
• 1923年（大正12年）
  • 2月5日：東河原駅（のちの西寒川駅）が開業（貨物営業）^[20]。
  • 9月1日：関東大震災が発生し、復旧工事のため約1か月間不通となる。
• 1924年（大正13年）
  • 3月28日：会社定款を一部変更し、軽便鉄道から地方鉄道法による鉄道に変更。
• 「大正12・13年頃の機関区には機関士3人、機関助手3人、技工1人、炭水夫1人、主任1人しかいなかった。機関車も101号と102号の2両しかなく、その2両で寒川まで運行していた」と相模鉄道社内報（1977年10月）に当時の話として載っている。
• 1925年（大正14年）
  • 2月8日：投資家の南俊二が社長に就任。
  • 7月8日：茅ケ崎駅 - 寒川駅 - 四之宮駅間に対する政府補助金の申請が許可される。この前後に茅ケ崎駅構内に機関庫1棟、川寒川駅・四之宮駅に貨物扱所、寒川駅 - 川寒川駅間の四之宮分岐点に信号所などが新設される。
  • 7月：自社施設として汐留駅に砂利荷揚場が新設。震災復興資材として砂利供給の拠点となった。
• 1926年（大正15年）
  • 1月25日：寒川駅 - 厚木駅間の起工式開催。工区は2区に分けられ倉見駅までを先行工区とし、併せて厚木駅までの線路用地及び停車場用地の買収も進めた。
  • 4月1日：寒川駅 - 倉見駅間（2.3mi.≒3.70km）が延伸開業。倉見駅が開業（旅客営業のみ貨物営業開始は7月15日）^[21]。
  • 7月15日：倉見駅 - 厚木駅間（3.7mi.≒5.95km）が延伸開業。のちに合併する神中鉄道の二俣川駅まで直通運転を開始。社家駅・厚木駅が開業^[22]。
  • 7月30日：厚木駅 - 橋本駅間の工事起工式開催。
  • 11月：工事区間の用地買収・全補償問題完了。
• 1927年（昭和2年）4月1日：資本金を増資。目的には、茅ケ崎駅 - 寒川駅間の複線化、28kgレールを30kg以上へのレール交換などが含まれていた^[23]。
• 1929年（昭和4年）
  • 11月：厚木起点5.6km以北から橋本駅までの区間で軌条敷設・橋本駅連絡工事、通信設備、駅などの諸工事が完了。^[24]
• 1930年（昭和5年）
  • 4月：厚木起点から5.6kmまでの区間で、軌条敷設・砂利散布・つき固め工事が完了^[24]。
  • 4月1日 マイル表示からメートル表示に変更（茅ケ崎駅 - 厚木駅間 9.1mi.→14.6km、寒川駅 - 川寒川駅間 0.9mi.→0.9km、寒川駅 - 四之宮駅間 1.2mi.→2.0km）。
• 1931年（昭和6年）
  • 1月30日：厚木駅 - 橋本駅間の工事が完成するも工事代金未払いのため引き渡しを受けられず、日本興業銀行から借入支払いを行う^[24]。
  • 4月29日：厚木駅 - 橋本駅間 (18.7km) 延伸開業し全通。上今泉停留場（現在の井戸坂踏切橋本側にあたる）・座間新戸駅（現在の相武台下駅）・下溝駅・原当麻駅・上溝駅（現在の番田駅）・相模横山駅（現在の上溝駅）・作ノ口停留場が開業^[25]。
  • 6月19日：南俊二が投資に失敗し相模鉄道株を売却したため社長を退任^[26]。次に就任した登坂小三郎は元鉄道院理事で横荘鉄道取締役であり同年に山梨電気鉄道社長に就任している^[27]
  • 7月1日：宮山停留場・門沢橋停留場・本座間停留場が開業。
  • 11月1日：貨物支線 寒川駅 - 川寒川駅間 (0.9km) が廃止。川寒川駅が廃止^[28]。
• 1932年（昭和7年）
  • 5月：原当麻駅 - 橋本駅間に対して鉄道省から補助金の交付を受ける。昭和6年度上期から欠損があり、日本興業銀行に対する未払い利息が25万9300円に達するほど経営状況が悪化していた。
  • 6月：ガソリン自動客車を導入。導入当時の話として「ボディーが高く、すぐに脱線してしまう。寒川駅の分岐点から少しでも入ると脱線してしまう。これではとても本線を走ることができない、何度やっても脱線する。そこで、機関区でボディーの高さを2センチほど低くしたら脱線しなくなった。」と相模鉄道社内報（1977年10月）に当時の話として載っている。
  • 6月1日：円蔵停留場・上磯部停留場が開業。
  • 11月1日：中新田停留場・大河原停留場（現在の南橋本駅）が開業。
• 1935年（昭和10年）
  • 6月23日：貨物停車場として入谷駅が開業。
  • 8月20日：座間新戸駅構内側線が1.0km延長。
  • 10月16日：重油動力併用認可を受ける。
  • 11月2日：汽車製造会社と共同開発の日本初の電気式気動車キハ1000形流線型ディーゼル電動客車を購入、軽油を燃料に茅ケ崎駅 - 橋本駅間で運転を開始。
  • 11月7日届出：相模横山駅が本上溝駅に改称。
  • 12月24日：国鉄横浜線に乗り入れ、八王子駅までの直通運転の承認を受ける^[29]。
• 1936年（昭和11年）1月15日：国鉄八王子駅へ直通運転開始。同時に運転本数を増やし、スピードアップを行う^[29]。
• 1937年（昭和12年）：厚木駅構内に小田急連絡線（小田急独身寮 - 坂本祭典間にあたる）が設置される。
• 1938年（昭和13年）10月1日：座間新戸駅が陸士前駅に改称^[30]。
• 1939年（昭和14年）10月1日届出：東河原駅が昭和産業駅に改称。
• 1940年（昭和15年）
  • 月日不明：大河原停留場が相模町停留場に改称。
  • 2月1日：日東駅（現在の北茅ケ崎駅）が開業。
  • 4月20日：寒川駅 - 昭和産業駅間の旅客営業を開始^[31]。
  • 11月1日：陸士前駅が座間町駅に改称^[32]。
  • 11月15日：座間町駅が相武台下駅に改称^[32]。
  • 11月25日：円蔵停留場が移転。
• 1941年（昭和16年）
  • 3月3日：香川台停留場が開業。
  • 4月1日届出：相模町停留場が駅に変更。
  • 6月30日：東京横浜電鉄社長の五島慶太が相模鉄道の社長に就任し、本路線が東急傘下となる^[33]。
• 1942年（昭和16年）4月：海軍が昭和産業の工場を買収。当線での軍需輸送が始まる。
  • 10月30日届出：昭和産業駅が四之宮口駅に改称。
• 1943年（昭和18年）
  • 4月1日：東急の主導により神中鉄道と相模鉄道が合併し、相模鉄道相模線となる。
  • 4月：相模海軍工廠が発足し、さらに軍事輸送が本格化する。
  • 10月1日：香川台停留場、中新田停留場、上今泉停留場、上磯部停留場、作ノ口停留場休止。
• 1944年（昭和19年）
  • 1月21日：陸運統制令により運輸通信省との間に買収協定を締結する。買収は茅ケ崎駅 - 橋本駅間および寒川駅 - 四之宮駅間の35.3kmで、その価格は390万円であった。

気動車

相模線は国鉄分割民営化当時、JR東日本の東京近郊区間内では、八高線とともに気動車が運転される数少ない線区であった。1991年に相模線が電化されたことにより、神奈川県は当時鉄軌道が存在していなかった沖縄県以外では日本で初めて気動車による定期旅客列車が存在しない（貨物専用線を除く県内すべての鉄道旅客路線が電化されており、なおかつ他線区から乗り入れる気動車列車が全くない）県となった^{[注釈 6]}。

また、横浜市金沢区の東急車輛製造（現・総合車両製作所横浜事業所）で落成した全国各地向け気動車の公式試運転路線としても有名であった。北海道向けから九州向けまでの車両を見ることもできたことは、夏季に見られた房総線（現在の内房・外房・成田線にあたる）の臨時快速で全国から駆り出された（あるいは試運転前提で投入された）各地域仕様気動車が見られた千葉地区に次ぐものである。

過去には以下の車両を使用していた。

• キハ04形・キサハ04形200番台
  • 1963年2月9日にキサハ04 202が廃車となり、当線から本系列は消滅した。
• キハ10形・キハ16形・キハ17形・キハユニ16形^[49]
  • 気動車の首都圏色（朱色5号一色）は、1976年に当線で運用されていたキハ10 61に施されたのが初めてである^[50]。首都圏色はその後日本全国に波及した。
  • キハ16形は5・6・24・64の4両のみ配属。キハ17形は30・357の2両のみ配属。キハユニ16形は2・6の2両のみ配属。
  • キハ10 23-26の4両は当線新製配属車両である。
  • 1980年3月17日にキハ10 42が廃車となり、当線から本系列は消滅した。
• キハ20形
  • 1958年にキハ20 206-211の6両が新製配属されるも、209・210を残して早期に転出。1976年にはキハ20 281が転入するも1981年前半に一旦当線においては形式消滅。その後キハ20 56が1981年後半に転入し、1982年まで運用された。
• キハ30形・キハ35形・キハ36形
  • 気動車において地域別のカラーリングを採用したのは、1986年に当線で運用されていたキハ30 25に対して、クリーム1号地に青20号の帯というデザインが施されたものが初めてである^[51]（このカラーリングは、茅ケ崎駅の乗り換え専用跨線橋の内装デザインにも使われている）。1991年の電化完成で運用を終了した。寒冷地仕様の500番台車（車号は下記参照）、及びステンレス車のキハ35 904が1991年まで運用されていた。
  • キハ36形は2・3・37の3両のみ配属。
  • キハ30 41・42・67・77・97の5両は当線新製配属車両である。また、キハ30 26は福井機関区配属時代に正面左側に気笛増設工事が行われ、外見は気笛のシャッターが残されていた。
  • 寒冷地仕様の500番台車で当線に転入した車を以下に示す。

    キハ30 505・506、キハ35 513-520・524・531

  • 1991年まで運用されていた車両のうち、キハ30 62はいすみ鉄道国吉駅に保存され、キハ30 100は水島臨海鉄道に譲渡されて運用されている。この2両は当線電化後に久留里線へ転属し、2012年の車両置き換えまで運用されていたものである。
• キハ26形400番台
  • キハ26 428の1両のみ配属。

電車

• 205系500番台（国府津車両センター配置）

  4両編成。車体の帯は水色濃淡2色（■■）である。1991年製の車両で、新造編成としては205系の最終形態である^{[注釈 7]}。

  相模線では電化以前（少なくとも1976年以降）よりドアの開閉を12月から3月まで半自動ドアで行っていた（一部35系の半自動装置非装備車を除く）が、電化以後のこの車両では、当時としては最新型のボタン式半自動ドアを採用し、通年で使用していた。ただし直通先の横浜線内では車掌の一括操作によりすべてのドアを開閉していた。橋本駅では八王子行も含めて相模線ホームに発着のため半自動扱いとなっていた（2020年4月8日より、新型コロナウイルス感染症対策として、始発駅と終着駅を除き、すべての区間でドアが自動開閉するようになっていた^[52]が、2021年12月1日より全区間で半自動扱いに戻った）。2022年2月25日をもって定期運用を終了した^[53]。

• 
  205系500番台
  （2021年11月28日 入谷駅 - 海老名駅間）

相模鉄道時代の車両