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因煤礦業沒落、人口減少及汽車普及等因素，導致載客量嚴重不足。2014年度的統計，每班車平均僅三名旅客，每年赤字達1億6千萬日元，而沿線的地質易發生災害，若要確保安全還要投入數十億日元經費施作防災工程<ref>{{cite news|url=[http://tetsudo-shimbun.com/headline/entry-443.html|title=JR北海道、2016年度中に留萌線 留萌～増毛間廃止へ|publisher= ]， 鉄道新聞|date=2015，2015-08-10|language=ja|accessdate=2015-08-11|archive-date=2015-08-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20150813175552/http://tetsudo-shimbun.com/headline/entry-443.html|dead-url=no}}</ref>，JR北海道因而考慮廢線<ref>{{Cite web |url=[http://dd.hokkaido-np.co.jp/news/society/society/1-0150654.html |title=   ＪＲ北海道・留萌線、沿線住民「廃止困る」　高齢者に痛手大きく |access-date=2015]，2015-06-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150628031537/http://dd.hokkaido-np.co.jp/news/society/society/1-0150654.html |archive-date=2015-06-28 |dead-url=yes }}</ref><ref>[http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20150628-00000011-mai-bus_all ＜ＪＲ北海道＞留萌線の廃止検討　沿線自治体と協議へ]</ref>，最終於2015年8月10日宣佈，JR北海道社長島田修已約見了留萌市長高橋定敏及增毛町長堀雅志，並提出留萌至增毛一段將於2016年度中期廢線的建議<ref name=":0">[http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2015/150810-2.pdf 留萌線（留萌・増毛間）の鉄道事業廃止について，] {{Wayback|url=http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2015/150810-2.pdf |date=20150810063634 }}JR ，JR 北海道，2015年8月10日 。</ref>，如果兩自治體沒有異議，最快可於2015年秋季向[[國土交通省]]提出廢線申請<ref>[http://dd.hokkaido-np.co.jp/news/economy/economy/1-0167080.html 留萌－増毛「維持は困難」　ＪＲ社長、地元に通告，] {{Wayback|url=http://dd.hokkaido-np.co.jp/news/economy/economy/1-0167080.html |date=20150813211625 }} ， 北海道新聞，2015年8月11日 。</ref>。在得到沿線自治體的同意下，2016年4月28日，JR北海道正式向國土交通省提出相關路段廢線申請，並於12月5日實行<ref>[http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/160428-3.pdf 留萌線（留萌・増毛間）の鉄道事業廃止届の提出について] {{Wayback|url=http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/160428-3.pdf |date=20160429052355 }} ，JR北海道，2016年4月28日 。{{ja}}</ref>。

至於深川至留萌路段按2016年11月18日JR北海道發表的報告中，本線屬於難以單獨維持基本營運的路線之一。平均每班列車只有11名乘客。而且路線使用的橋樑已經老化，於冬季時期亦需要付出大量資金進行除雪等工程。按JR北海道估計，未來20年需要投入30億日元以上的資金進行維修及改善等工程。此外，連接深川至留萌的高速公路亦會於2019年完工<ref name="highway">{{cite web|url=[http://www.mlit.go.jp/road/ir/ir-hyouka/25sai/2_h25_005.pdf |language=ja |title= 事業再評価資料 -深川・留萌自動車道（一般国道233号）幌糠留萌道路-（国土交通省道路局国道・防災課） |publisher= ]， 國土安全省北海道開發局 |date=2015 |accessdate=2017，2017-06-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150929023323/http://www.mlit.go.jp/road/ir/ir-hyouka/25sai/2_h25_005.pdf |archivedate=2015-09-29 |deadurl=yes }}</ref>。因此JR北海道正尋求與地方政府展開討論，以探討本線存廢或改以巴士行駛的事宜<ref name="abandon_20161118A">{{cite web|url=[http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/161118-3.pdf |language=ja |title= 当社単独では維持することが困難な線区について |publisher=JR ]，JR 北海道 |date=2016-11-18 |accessdate=2017，2017-06-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20161118050351/http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/161118-3.pdf |archivedate=2016-11-18 |deadurl=yes }}</ref><ref name="abandon_20161118B">{{cite web|url=[http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/161118-4.pdf |language=ja |title= 当社単独では維持することが困難な線区について（PowerPoint版本） |publisher=JR ]，JR 北海道 |date=2016-11-18 |accessdate=2017，2017-06-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20161118121205/http://www.jrhokkaido.co.jp/press/2016/161118-4.pdf |archivedate=2016-11-18 |deadurl=yes }}</ref>。

2020年沿線自治體表示同意[[石狩沼田站|石狩沼田]] - 留萌區間廢止，但學生通勤需求多的深川 - 石狩沼田應予以保留<ref>{{Cite web |date=2020-08-19 |title=留萌線一部廃止で合意 沿線4市町：朝日新聞デジタル |url=[https://www.asahi.com/articles/ASN8M6S7FN8MIIPE01C.html?iref=ogimage_rek |url-status=live |website=  留萌線一部廃止で合意 沿線4市町]， 朝日新聞デジタル |language=ja |archive-url=https://web.archive.org/web/20220723223153/https://www.asahi.com/articles/ASN8M6S7FN8MIIPE01C.html |archive-date=2022，2022-07-23 |access-date=2022-10-02}}</ref>，另有保留至[[惠比島站]]的呼籲。但JR北海道表示存續部分將導致公司年損失3億日圓以上，並於2021年2月會議上正式表示難以保留深川 - 石狩沼田路段<ref>{{Cite web |date=2021[https://www.hokkaido-02-03 |title= np.co.jp/article/507840   深川―沼田部分存続 ＪＲ再び「厳しい」 北空知側の態度苦しく |url=https://www.hokkaido-np.co.jp/article/507840 |url-status=dead |website=archive.ph |language=ja |archive-url=https://archive.ph/FS48K |archive-date=2021-02-03 |access-date=2022]，2022-10-02}}</ref>。2022年JR北海道與沿線自治體達成兩階段廢除協議，2023年廢除石狩沼田 - 留萌區間，2026年廢除深川 - 石狩沼田。<ref name=">[https:1">{{Cite web |date=2022//www.hokkaido-08-31 |title= np.co.jp/article/723740   留萌線廃止で合意 ＪＲと沿線４市町 石狩沼田を境に２段階で |url=https://www.hokkaido-np.co.jp/article/723740 |url-status=live |website= ]， 北海道新聞 どうしん電子版 |language=ja |archive-url=https://archive.ph/zmCqb |archive-date=2022-09-02 |access-date=2022，2022-10-02}}</ref>目前石狩沼田 - 留萌區間廢除預定日為2023年9月30日，若得到北海道運輸局認可，可提前至2023年4月1日。

本線係為運送煤礦、木材與海產品至留萌港而建設，於1910年11月23日開通深川至留萠路段，命名為留萠線，1921年11月5日留萠 - 増毛間開通。1927~1931年間留萠 - [[古丹別站|古丹別]]區間作為留萠線支線開通，並於1931年10月10日改編入[[羽幌線]]，同時留萠線改稱留萠本線<ref>{{Cite web |title=官報. 1931年10月03日 - 鐵道省告示第269號 |url=[https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/2957898 |url官報. 1931年10月03日 -status=live |website=dl.ndl.go.jp |language=ja |publisher= 鐵道省告示第269號 ]， 国立国会図書館デジタルコレクション |access-date=2022，2022-10-02}}</ref>。羽幌線開業之初，列車於留萠站發車後，需先向深川方向行駛至[[東留萌信號場|東留萠信號場]]，再折返進入羽幌線，直到1941年羽幌線留萠 - [[三泊站|三泊]]新線開通，並在留萠站增設羽幌線使用的4、5號月台，才結束該運行狀態。

1960~1980年代間留萠本線有優等列車「留萠」、「增毛」、「羽幌」運行，但於1986年完全廢止，此後僅剩普通列車行駛。1987年JR北海道接手營運，1990~1995年間曾設有[[快速列车 (日本)|快速列車]]「留萠」。1997年JR北海道將路線、車站名稱「留萠」，改為與地名相同的「留萌」。<ref>{{Cite web |date=1997-02-21 |title=「留萠駅」から「留萌駅」に |url=[http://photodb.hokkaido-np.co.jp/detail/0090223071 |url-status=dead |website=photodb.hokkaido-np.co.jp |language=ja |archive-url=https://web.archive.org/web/20151031135344/http://photodb.hokkaido-np.co.jp/detail/0090223071 |archive-date=2015-10-31 |access-date=2022「留萠駅」から「留萌駅」に ]，2022-10-02}}</ref>

**8月30日 - JR北海道與沿線自治體達成兩階段廢除協議，2023年廢除石狩沼田 - 留萌區間，2026年廢除深川 - 石狩沼田。<ref name=":1" />

|1995年（平成7年）8月8日廢除<ref name="chizucho 44" />

*[ https://transit.navitime.com/zh-tw/jp/line/00000232 JR留萌本線（深川-留萌） 路線資訊/ 停靠車站一覽 ]*[ https://www.tetsudo.com/news/1378/ 留萌本線の留萌～増毛間、廃止へ 2015年8月12日（水）15時48分]*[ https://www.jorudan.co.jp/time/rosenzu/%E7%95%99%E8%90%8C%E6%9C%AC%E7%B7%9A/ 留萌本線の路線図・地図 - ジョルダン ]*[ https://transit.yahoo.co.jp/diainfo/426/0 留萌本線の運行情報 - Yahoo!路線情報 - 乗換案内 ]*[ https://ekitan.com/timetable/railway/line/40000 JR留萌本線の時刻表 - 駅探 ]