1918年6月12日，水户铁道上菅谷站~瓜连站开业。10月23日，水户铁道瓜连站~常陆大宫站开业。

1922年12月10日，大郡线常陆大宫站~山方宿站开业。

1925年8月15日，大郡线山方宿站~上小川站开业。

1927年3月10日，水郡南线上小川站~常陆大子站开业。12月1日，水户铁道被国有化，被编入大郡线成为“水郡线”。

1929年5月10日，水郡北线笹川站~谷田川站开业，水郡线更名为“水郡北线”。

1930年4月16日，水郡南线常陆大子站~东馆站开业。

1931年10月10日，水郡南线东馆站~磐城塙站开业。10月30日，水郡北线谷田川站~川东站开业。

1932年11月11日，水郡南线磐城塙站~磐城棚仓站开业。

1934年12月4日，磐城棚仓站~川东站开业。

1987年4月1日，国铁分割民营化，东日本旅客铁道接管。

1992年3月14日，单人运行开始。

2011年3月11日，东日本大地震，全线停运。4月15日，全线再开。

2019年10月13日，超强台风海贝思造成第六久慈川桥桥桁流出、第二久慈川桥倾斜、第二社川桥流出，全线停运。10月15日，水户站~常陆大宫站以及常陆太田支线运转再开。11月1日，常陆大宫站~西金站、常陆大子站~安积永盛站运转再开。

2020年7月4日，西金站~袋田站运转再开；袋田站~常陆大子站开始巴士代行。

2021年3月27日，袋田站~常陆大子站复旧，全线再开。

キハE130型

安积永盛站为名义上的起终点站，但没有以此为境界折返的列车，全线列车直通东北本线。

傍晚从水户站出发开往常陆大宫站的列车只有一列是工作日运行，其他列车全日期通用。

线路整体1~2小时运行1趟，水户站~上菅谷站 · 常陆大宫站每小时运行1~2趟。水户站~常陆大宫站 · 常陆大子站间和上菅谷站~常陆太田站之间的区间运行的列车很多，但常陆大子站~郡山站间的列车数量是水郡线最少的，有3~4小时没有班次运行。水户站~郡山站之间全线运行的列车每天下行5趟上行6趟。白天水户站~常陆大宫站之间每小时1趟，常陆大宫站~常陆大子站之间每2小时1趟。

常陆太田支线的列车1小时1班，早晨与傍晚为常陆太田站~水户站，早高峰3班，白天1班。白天与夜间多为常陆太田站~上菅谷站间的折返运行。夜间有回送列车。

常陆大子站~郡山站之间的区间列车下行3趟，上行2趟，还有磐城石川站留滞的磐城石川站~郡山站的1班往复列车。其中夜晚21时郡山站发常陆大子站着的上行列车会在磐城棚仓站留滞，次日早晨才会再出发去往常陆大子站。