旧山线是由台湾铁路管理局（简称台铁）所经营的传统铁路线。广义而言，「台中线（山线）双轨工程」中，遭废止的原有线路皆可称为「旧山线」。不过在大部份情形下是指最後一段停用，停用里程也最长的三义=后里段，本文援用此定义，详见后述。

广义的旧山线泛指1998年9月24日「台中线双轨工程」（以下简称「新山线」）完工后废止的台中线（山线）旧线。自竹南至丰原皆为该项工程的改建范围，不过多为截弯取直工程，改线幅度不大。

一般人大多引用旧山线的狭义定义：单指三义=后里间遭废止的路段。该路段为「新山线」完工后，最后一段也是里程最长的废止区间。台铁海拔最高的车站－胜兴一并停用，此外并将泰安车站向西迁至现今的高架站址。

1903年9月：苗栗至三叉河（今 三义）间铁道完工。

1903年11月：三叉河以南施工期间的替代线—伯公坑运搬线开工，隔年5月完工。

1905年5月：另一条替代线涡状轻便线完工，与伯公坑运搬线共同担负山线工程的运输需求。

1908年4月：三叉河至葫芦墩（今 丰原）间铁道完工，两条替代用路线拆除。

1979年：山线（台中线）全线完成电气化。

1987年：丰原=成功段双轨化完成。

1990年4月24日：北上30次莒光号列车于造桥=丰富间的造桥隧道（见返坂隧道）南口发生重大出轨意外，造成2名司机员丧生。

1991年11月15日：造桥=丰富间134号志站发生1006次自强号与1次莒光号列车侧撞的重大事故，造成30人丧生。相关单位因此决定将造桥=丰富段改线，并开辟新线及新开凿丰富隧道，停用见返坂隧道（又称造桥隧道）。

1997年10月7日：丰原=后里段双轨化完成，旧大甲溪桥及九号隧道停用；旧线改为自行车车道。

1998年9月18日：苗栗=南势段切换新线，南势北号志站停用。

1998年9月23日：三义=后里间的旧山线在最后列车（29次莒光号）于晚上通过胜兴站后切换线路，隔天早上启用新线。

1998年10月11日：山线双轨化工程通车典礼于苗栗站举行，并于10月16日进行列车改点，大幅缩短行车时间。

经营管辖：台湾铁路管理局

路线距离：三义=后里间15.9km

轨距：1067mm

车站数：4（含起讫车站；2006年5月）

双线区间：无，全线单线

电化区间：全线电化，路线停用后已拆除所有电车线

·三义站：1903年10月7日开业，原有木造车站则于1916年启用。旧名三叉河，1955年3月1日改名为三义站。1995年9月配合新山线工程，木造站房拆迁至他处复原，保存于苗栗西湖度假村。

·一号隧道：位于三义=胜兴间，长230公尺。三义=胜兴间路段为坡度千分之二十六的陡坡，是许多铁道摄影者喜爱的取景地点。一号隧道以红砖砌成；1970年代进行铁路电气化工程时，由于净空不足，而将轨道面下挖，以增加空间架设电车线。

·胜兴站：位于苗栗县三义乡胜兴村；1907年开业时设「十六份信号场」，并不办理客、货运，只作为列车交会处。1930年4月1日改设「十六份停车场」并开办客、货运；1958年2月10日改名为胜兴车站。本站仍在营运时，是台铁路线的最高点，海拔402公尺；站房前立有前局长莫衡题字的台湾铁路最高点纪念碑。1981年8月22日10:09，远东航空发生三义空难（日本名作家向田邦子于此次空难中逝世）时，罹难者遗体即从本站运出。本站为木造站房，以依据风水所作的特殊设计为特色（例如屋檐有八卦与尖茅）。

·二号隧道：兴建于1905年，全长726公尺；往南为坡度千分之二十四点七的下坡。隧道北口有日治时代后藤新平所题的「开天」两字。

·167公里号志站：位于台铁纵贯线基隆起167公里处，因此得名。全长2.3公里，是1970年代铁路电气化时所设置的号志站；设立原因是为了增加胜兴=泰安间长达8.6公里单线路段的路线容量。号志站的北边有条特殊的分叉线，称为折返线，台铁所有路线中仅此一处。折返线为往南上坡千分之二十五，长250公尺。用途在于使无力上坡至胜兴的火车可以倒退入折返线重新起步。号志站的南边另外设立安全侧线，可避免进入副正线交会，但制轫失灵的列车往南冲，与正线列车发生对撞而造成事故。安全侧线是往南千分之二十五的上坡，长400公尺，利用坡度让列车停下来以防止意外。安全侧线旁有「故线路工夫组头加藤胜三郎夫妻表彰碑」，以纪念道班工。

·鱼藤坪断桥：又称龙腾断桥，位于三义乡龙腾村，为1935年新竹台中州大地震震毁后的桥墩遗迹；由红砖所构成，与日本本州长野县信越本线碓冰峠的眼镜桥相似。震灾后在旁边新建一座水泥桥墩、钢梁桥台的新桥取代。

·连续隧道：为三号、四号、五号、六号四座隧道构成的短隧道群。由于该段为直线，而且隧道接连设置，因此能够在一端同时看到多个隧道。此段隧道为1935年大地震后改建的水泥隧道。

·鲤鱼潭铁桥：又称内社川铁桥，位于鲤鱼潭水库的后池堰，北端连接六号隧道；南端连接七号隧道。桥梁在1935年的震灾中一度毁坏；因两端紧邻隧道，于是在原地重建新桥墩，并改成下承式花梁。1970年代进行铁路电气化工程时，桥的两端运用降低枕木厚度及挖除隧道顶一小块的方式，腾出空间架设电车线。

·七号隧道：在1935年的震灾中损毁，后来重建。北隧道口有后藤新平所题的「巨灵让工」四字；南隧道口则有儿玉源太郎所题的「一气通」三字。

·大安溪铁桥：桥的北端连接七号隧道，南端离泰安站不远。全长637公尺，有10孔KS-15花梁。是苗栗县三义乡与台中县后里乡的分界。

·泰安站：位于台中县后里乡泰安村。1910年12月1日，最早设「大安溪信号场」。1912年11月1日改设「大安溪停车场」；1954年改称泰安车站。1998年新山线通车后，泰安站搬迁到距原址一公里左右的新线高架桥下，为少见的高架车站；由于风大，月台还装设栏杆。泰安站内还有座炮弹形的「震灾复兴纪念碑」，上面刻有日文碑文。

·九号隧道：旧山线最长的隧道，长1269.5公尺。隧道北口题有「潜行不窒」四字；南口则题有「气象雄深」四字。隧道南端连接大甲溪桥；北端离后里站不远。

·大甲溪铁桥：长382公尺，有六座花梁。是后里乡与丰原市的分界。

·由于旧山在线保有胜兴站与龙腾断桥等史迹，以及纵贯线最陡斜坡「十六份坡」等诸多特色，此段路线停用后反而吸引许多游客前往游览观光。之前曾出现将原路线改建为轻轨路线的提议，后来经过相关单位评估，于路线停用六年后纳入行政院「环岛观光铁路计划」推动复驶，成为新的观光客运支线。

·台中县后里乡的泰安站有一组小火车，定时载客行车至大安溪铁桥。

·后里站以南的旧山线开辟为「铁马道」，出租脚踏车给游客，可骑到大甲溪铁桥以及东势线废止后开辟的东丰自行车道。