五能線の歴史は、1908年に開業した能代（現在の東能代）-能代町（現在の能代）間に始まる。米代川の存在などの地理的事情により能代の市街地を外れる形となってしまった奥羽線に接続するための支線であり、後に能代線（のしろせん）と命名された。
一方、青森県側においても、1918年、私鉄の陸奥鉄道（むつてつどう）が奥羽本線に連絡する鉄道を川部-五所川原間に開業した。
日本海沿岸を巡って能代と五所川原を結ぶ鉄道は、旧鉄道敷設法による予定線にあげられ、能代側は能代線の延長として、五所川原側は陸奥鉄道の延長の形で五所川原線（ごしょがわらせん）として建設が進められ、1924年から順次延長されていった。昭和大恐慌の影響で、建設が一時スローダウンしたものの、1936年の陸奥岩崎駅 – 深浦駅間を最後に全通し、五能線と改称された。1927年には、陸奥鉄道が買収・国有化されており、機織駅（現在の東能代駅） – 深浦駅 – 川部駅間が国有鉄道によって運営されることとなった。
リゾートしらかみ
日本海の海岸沿いを走るというロケーションを活かし、土曜休日を中心に観光列車が運転されている。
1990年から50系客車を使用した「ノスタルジックビュートレイン」が運転を開始したが、冬季運転の困難などにより1997年にキハ40系気動車改造の専用編成による快速「リゾートしらかみ」に置き換えられた。
運転区間は、秋田駅-東能代駅-（五能線）-弘前駅・青森駅間である。2003年と2006年にはそれぞれ編成が増備されて1日3往復の運転（冬期は最大2往復。通常は土曜・日曜日のみの1往復）となり、五能線の顔となっている。青池編成・くまげら編成・橅（ブナ）編成の3編成があり、このうち青池編成と橅（ブナ）編成にはハイブリッド気動車HB-E300系が、くまげら編成にはキハ40系が使用されている。
「リゾートしらかみ」は、乗車券のほかに指定席券が必要となる。奥羽本線での停車駅は川部駅・弘前駅・青森駅で東北新幹線全線開業後に新青森駅も追加された。