美濃赤坂線とは大垣駅と美濃赤坂駅を結ぶ全長5.0kmの路線である。但し、大垣駅から南荒尾信号場までの3.1kmは本線との重複区間となっており、南荒尾信号場からだと1.9kmの単線路線である。美濃赤坂線は通称で東海道本線の支線という扱いであるが、貨物路線でもあるため、運行形態はパターンダイヤとなっておらず、2・3時間程電車が来ない時間帯もある。
大垣駅を出るとしばらくは東海道本線を走り、南荒尾信号場の手前で右にカーブすると荒尾駅に到着する。その後は進路を北にとり、住宅街を進むと美濃赤坂駅に到着する。
終点の美濃赤坂駅では西濃鉄道と接続しており、市橋線の乙女坂駅から名古屋方面への貨物列車が運転されている。
旅客列車は線内折り返しが基本である。かつては名古屋方面との直通列車も運転されていたが、現在は全列車が線内折り返し運転となっている。