岡山駅から出雲市駅までの営業キロは220.7km。現在のダイヤにおける所要時間は、最速列車で約2時間57分、平均的な列車で3時間05分〜3時間12分前後で推移している。山間部を抜ける単線区間の行き違い待ちを含みながらも、時速120km運転と最適化された振子制御により、極めて安定した所要時間を維持している。
運行頻度は1日15往復（約1時間に1本間隔）の規則的なパターンダイヤが採用されており、山陽新幹線「のぞみ」「さくら」との接続が緻密に設計されている。岡山駅での標準乗り換え時間は約7〜10分と非常にスムーズだが、新幹線口から在来線特急ホーム（主に2番のりば）への移動距離を考慮すると、荷物が多い場合は15分程度の余裕を持った乗り継ぎ便を選択するのが安全策だ。
主要な停車駅は、岡山を出ると倉敷、総社、備中高梁、新見、生山（または根雨）、伯耆大山、米子、安来、松江、玉造温泉、宍道、出雲市となっている。大半の便が観光拠点である米子・松江・出雲市を直結しており、出雲市駅からは一畑電車や一畑バスに乗り換えて約25〜30分で出雲大社本殿へアプローチできる。
なお、伯備線は中国山地の豪雪地帯や河川沿いを通過するため、冬季の積雪や台風・集中豪雨の影響を受けやすい。2026年現在もJR西日本の列車運行情報アプリや公式WEBサイト「JR WEST Daily Service Report」では、大雨時の徐行運転や倒木・落石による計画運休情報がリアルタイム配信されているため、天候が崩れやすい季節は乗車当日の朝に最新の運行情報を確認する習慣をつけておきたい。
