臺北往宜蘭的鐵路從松山站起沿著基隆河前進，隨著河道在臺灣東北角繞過基隆進入新北市，經過三貂嶺站越過基隆河，通過2076公尺長的三貂嶺隧道穿越唐穗山，來到雙溪流域的牡丹溪河谷，在雙溪車站附近牡丹溪匯合平林溪，合流為雙溪向東到福隆注入太平洋。

從三貂嶺站往西分出支線往基隆河上游前進的是平溪線鐵路，大部分位於新北平溪區，平溪四面皆山，居民以種植米、茶、甘藷為生，明治40年（1907）發現平溪山區藏煤量豐富，煤礦的開採從此改變平溪的環境與生活，庄長潘炳燭將煤礦礦區無償讓與顏國年，嚴國年於大正7年（1918）3月敷設鐵道運送煤炭，於是農業漸廢，煤礦業漸發達，鐵路於大正10年（1921）7月完工，原本是臺陽礦業株式會社出資興建的運煤專用鐵路，稱為臺陽礦業株式會社石底線，簡稱石底線。昭和4年（1929）被臺灣總督府鐵道部收購，定名為平溪線，經過整建後兼辦客運，當時設十分寮、嶺腳寮、石底、菁桐坑四驛，由蒸汽火車頭牽引，後掛煤斗車、淡水線古三等客車及守車，組成客貨混合列車，十分寮、嶺腳寮、石底、菁桐坑四驛日後分別更名為十分、嶺腳、平溪、菁桐車站，大華、望古是後來開採新礦，因運煤及方便工人搭車增設的新站。十分、嶺腳、平溪站各有二礦以上，站場二邊都有炭埕，南側因運煤台車須跨越基隆河，所以三站附近河的兩岸還可看見運煤用吊橋遺跡，十分和南山間的靜安吊橋為唯一保留轉型的吊橋。煤礦盛產期嶺腳、平溪站旁有燒焦炭的焦煤場；大華、望古站只有一礦營運，與菁桐站都是單邊才有炭埕。民國70年代，由於平溪區內煤礦場相繼關閉及人口流失，平溪線營運虧損，臺鐵打算廢止這條路線，經過地方人士的積極爭取保留下來。平溪線鐵路地勢險峻，為臺鐵所有支線之最，日治時期因沿途溪谷奇岩、鐵道、隧道等地景而稱之為臺灣耶馬溪；耶馬溪為日本最大的熔岩高地，經河川侵蝕而形成奇岩怪石的雄偉溪谷，有日本天下第一美溪之稱。

平溪線從三貂嶺站起，經過大華站、十分站、望古站、嶺腳站、平溪站，抵達終點菁桐站，全線12.9公里。除了基隆河的自然景觀外，平溪線特殊之處還有，沿線建造鐵路的原初目的--煤礦產業留下的遺跡、民俗活動放天燈帶動興起的在地觀光休閒產業、鐵道本身的建築：三瓜子橋、鋼梁鐵橋幼坑橋（魚腹橋）、十分站全臺唯一的臂木式進站號誌機、菁桐站的木造站房。

興建平溪線的目的：煤礦產業，始於明治41年（1908），數十年的開採留下無數痕跡，至今仍隨處可見，又再經過數十年的荒廢，從人去樓空的殘破中依稀想見往日礦業聚落的情景，至昭和18年（1943），平溪登記有案的礦區，幾乎皆為臺陽礦業公司所有，臺灣光復後平溪沿線的礦場，三貂有碩仁煤礦，大華有大華煤礦，十分有三功煤礦（後改名重光）、石灼煤礦、福林煤礦、瑞昌煤礦、盛豐煤礦、新平溪煤礦，望古有慶和煤礦（原十平炭礦）、十平分坑，嶺腳有鴻福煤礦（原大東煤礦）、英隆煤礦（原永昌煤礦）、台和煤礦、建興煤礦、永大煤礦，平溪有順隆煤礦（原木山煤礦）、平溪煤礦（原石底三坑）、建源煤礦，菁桐有石底煤礦、菁桐煤礦（後併石底）、東陽煤礦。

除礦業遺跡外，基隆河的地形亦十分特殊，以十分為分界，十分到平溪一帶有明顯的河階分布，越向上游越狹小，十分瀑布以東開始深切，形成峽谷地形，在三貂嶺附近，朝東北東的流路突然向北急轉。平溪境內基隆河河谷呈狹窄的V字形，谷中巨礫遍布，岩床裸露，瀑布、壺穴地形發達，十分到平溪一帶受到新世晚期地震和火山等作用的影響，河階分布，向東流經十分瀑布後開始深切，形成峽谷地形，回春地形特別明顯，著名的有嶺腳瀑布、十分寮瀑布、大華壺穴等。106縣道上石碇區及平溪區交界處的分水崙，地名之意即是地形學上的分水嶺，此處是基隆河源頭與新店溪支流之一景美溪上游的分水嶺，在此鞍部的降雨會有相背而流（谷中分水）現象，前者先朝東流，到瑞芳區180度大轉彎後往西流；後者向西流至福和橋附近匯入新店溪，新店溪與大漢溪則在中興橋附近匯流成淡水河，最後在關渡與基隆河相會。分水崙兩側的地形差異甚大，東側基隆河源頭谷地較寬，河床坡度比較平緩，西側景美溪上游谷地坡度陡峻，106縣道在姑娘廟附近呈髮夾彎。分水崙東側基隆河長度約80公里，西側景美溪流至淡水河長度約48公里，造成西側河流平均坡降較陡，其河川向下、向源侵蝕作用力較強，從長時間尺度來觀察，景美溪上游河川襲奪作用會持續發生，逐漸搶奪基隆河源頭水源。日治時代曾有將平溪線延伸到景尾（景美）與新店線接軌，形成「臺北裏線」的構想，因基隆河與景美溪支流大溪墘溪呈谷中分水，發源地距離不遠，分水嶺甚低，可互相溝通。昭和5年（1930）臺灣總督府產業調查會決議事項，在新建的地方鐵道中，即列出「景尾菁桐坑間 25.7㎞」的計畫線。戰後，臺灣鐵路管理局亦曾考慮以美援興建「菁桐坑-景美支線」，探查報告中建議設置景美、木柵、深坑、雙溪口、文山、武坑、菁桐坑等車站。

礦業沒落後，山城恢復寧靜，隨著生活的富裕帶動國內旅遊的興起，平溪以距離台北不遠的位置、豐富的自然和產業景觀、鐵路支線吸引另一群的人潮前來，並觸發當地元宵節特殊民俗活動天燈的興起。天燈傳說是諸葛亮因軍事需要而發明，平溪天燈的起源說法不一，有說是大陸惠安、安溪移民帶來的習俗，有說是早年居民躲避盜匪所用的信號，有說是以天燈近似添丁的發音討吉利，不論為何，它歷經歲月的保存下來，並成為平溪獨特的旅遊標誌。

平溪線沿線的車站有：

三貂嶺車站

三貂嶺車站位於新北市瑞芳區，為臺灣鐵路管理局宜蘭線、平溪線的鐵路車站，原本是為了平溪線與正線匯集時的閉塞控制而設置的工作用車站，不作為對外營運用途，所以成為臺灣唯一沒有道路可以直接抵達的鐵路車站，與鄰近的公路隔著基隆河相望。欲在本站搭車的旅客，必須自上游一段距離的鐵路橋處利用沿著鐵路旁的人行步道越過基隆河後，徒步抵達車站。大正11年（1922）5月16日三貂嶺驛開業。明天啟6年（1626），來自菲律賓的西班牙船艦航抵臺灣東北角海域，準備進佔北臺灣，將此地稱為San Diego（聖地牙哥），相傳於此建立聖地牙哥城堡，後以臺語將「San Diego」轉音成三貂角，與富貴角同為源於歐洲語言之地名。

大華車站

民國45年（1956）10月12日因應大華煤礦側線的設立和附近民眾的需求而設站，並由三貂嶺站管理，民國83年（1994）4月1日由簡易站降為招呼站，民國90年（2001）7月16日改由瑞芳站管理。大華位於南山里，附近的聚落又名六分，為清朝乾隆年間泉州人蘇姓等六戶人家共同開闢而得名。民國38年（1949）幼坑地區的大華煤礦開採，為運送煤礦及提供員工上下班，民國45年設立車站，名為大華，大華車站是平溪線鐵路第一站，從車站後方的民宅沿著溪邊小路往上走，有大華煤礦坑道遺址及石頭厝。三貂嶺至大華鐵路沿線風景豐富多樣，幼坑步道往東可通往三貂嶺。

十分車站

平溪線鐵道的中點，也是全線最大的車站，昭和4年（1929）10月1日開業，初名十分寮驛，民國51年（1962）12月15日改稱今名，因煤礦業沒落於民國81年（1992）轉為觀光載客，設有2座月台、4股軌道。十分因泉州胡姓等十人至此開墾，分十股而得名。

十分老街的特色是位在車站東邊的鐵軌兩側，老街的商店賣天燈、紀念品和飲食，遊客放天燈、逛街不時穿越鐵軌，鐵道如人行道熱鬧，列車來時十分車站會有站務人員出來吹哨要求遊客離開鐵軌，老街這邊就由店家提醒。老街對岸有基隆河上最長的吊橋靜安吊橋，當初是作為運煤之用。

基隆河在十分車站東方形成落差約20公尺，寬度約40公尺的十分瀑布，屬垂簾型瀑布，設有十分瀑布園區。

望古車站

民國56年（1967）蘇耿炎在望古地區開設慶和煤礦，為配合煤礦之輸送及服務在煤礦上下班的員工，民國61年（1972）7月30日設慶和招呼站，民國78年（1989）1月23日因車站所在地屬臺北縣平溪鄉望古村，應村民建議改為望古站。

望古相傳由泉州人胡結於咸豐5年（1855）開坑採礦，因被水淹沒而稱為亡礦坑，後改稱望古坑，另一說為來自泉州先民覺得此地環境與家鄉相似，而有望景懷故之嘆而得名。望古早期種植可製成藍染用藍靛的大青，因製作藍靛需大量石灰，為採集石灰設置石灰窯，所以附近有灰窯的地名，並有一座百年石灰窯遺址，大正9年（1920）到民國60年（1971）間開採煤礦，現存有石灼、慶和煤礦遺址。

望古為平溪較晚開發的地區，車站附近僅有零星幾戶住家，民國56年（1967）為運輸煤礦建造的慶和吊橋，是望古的地標。由望古車站往慶和吊橋步行400公尺可達望古賞瀑步道入口。望古坑溪源自姜子寮山系中窯尖，往南匯入基隆河，因河川侵蝕作用及特有的水平狀岩層軟硬質的差異，形成瀑布及深潭景觀，瀑布共有四層，望古一瀑、二瀑為簾幕式瀑布，二瀑岩層紋理明顯，水量足夠時可形成水濂洞景致。

嶺腳車站

昭和4年（1929）10月1日設立，初名嶺腳寮驛，民國51年（1962）12月15日改稱今名，嶺腳，就是山腳下的意思，清乾隆年間興化林國華所闢，因位處姜子寮山南邊，稱之為「嶺仔腳」，遂以嶺腳為名。

嶺腳站設有一座弧形的岸式月台，上行往十分列車停靠現使用的月台，出站房部分是拆除煤斗車股道後新築，下行往菁桐列車停靠活動中心大門口，鐵路旁可見舊月台緣石。站內先後有永昌、大東、英隆、鴻福等四礦設炭埕儲煤，永昌、英隆是利用高差，大東、鴻福利用人工及棧橋將土炭挑運裝車，花牆背景立面構造物為永昌煤礦的炭埕（儲煤場、炭櫃），長方形用紅磚堆砌處是送出角炭（塊煤）、二米ㄚ、三米ㄚ、粉ㄚ（屑煤）的板管硿，土炭由此管道滑上煤斗車。

嶺腳有三寶：嶺腳瀑布、蔡家洋樓、嶺腳古橋。由車站往基隆河下游走不遠可下到河床上的嶺腳瀑布，是基隆河規模僅次於十分瀑布的簾幕型瀑布；蔡家紅磚小洋樓係創立永昌煤礦的蔡全於昭和14年（1939）所建。

平溪車站

昭和4年10月1日設石底驛，民國43年（1954）2月1日改為平溪站，有岸式月台兩座，僅包夾一股道，形成西班牙式月台布局，民國103年（2014）車站整建。石底指的是基隆河上游水清見底，平溪為溪流平緩之意。

平溪老街在基隆河畔沿山坡而建，保存許多傳統的長條形街屋，三坑溪鐵橋穿越老街上方，從老街看聳立的橋墩，聽火車轟隆穿過。

菁桐車站

昭和年10月1日設立，初名菁桐坑驛，為平溪線鐵路終點站，月台面對臺灣最長的降煤櫃，水洗、選炭、炭埕一貫作業，站內另有三股煤斗車專用道和一蒸汽火車頭迴車專用股道，是股線最多、出炭量最大的車站，鐵道終點北側的大片土地原為石底大斜坑洗煤及卸煤裝車之處，木造站體建築外觀近似日式住宅，主要室內空間為站務、售票與等候空間，右側較低的屋頂延伸到正面，形成入口簷廊。

菁桐坑泛指薯榔、白石、菁桐三個里，菁桐里舊稱菁桐坑庄，清乾隆年間泉州人李大青所闢，地多野生菁桐樹，居民取經桐樹的綠色樹皮製作繩索，因而得名。白石里舊稱白石腳庄，清乾隆年間泉州林姓人士所闢，因當地山頭石壁為白色砂岩，並位於山下，以此為名，清朝至日治初期，莊內是周、林、王、詹姓為主的散村。薯榔里舊稱薯榔寮，清嘉慶道光年間泉州人黃文富所闢，薯榔是種多年生宿根性纏繞藤本植物，生長於臺灣低海拔山區的荒野林內，塊莖可做咖啡色染料，昔日採集薯榔的人在此地搭寮，故名薯榔寮，是基隆河主流的發源地。菁桐坑原為散村型態的農村聚落，直到臺陽公司有計畫的開發菁桐坑的煤礦，大正7年（1918）後陸續開鑿一、二、三、五和六坑，開始形成小型聚落，為集約採煤，在菁桐車站附近開鑿石底大斜坑貫通各坑，統一出煤，使菁桐形成較大的礦業聚落。

臺陽公司於大正10年（1921）平溪線鐵道連接宜蘭關線通車後，開始大規模開發石底煤田，分別在菁桐、白石、薯榔三村陸續開坑產煤，因石底礦區的長期開採計畫，使各坑因生產而有不同的發展規模，臺陽公司有計畫的集中採煤後，初期投注於設施、建築及人力技術的開發，後期為延續礦脈的生命，致力於電氣化、機械化、合理化的產能與效率開發，包含薯榔、白石、菁桐的菁桐坑聚落曾是臺陽煤礦最大採煤礦區，礦業興盛時聚落人口達6000餘人，保留許多況坑遺址、礦業文物，居民的日常生活、居家用具、周遭環境、工作環境都與煤礦產業相關，是一個因煤礦開採而產生的山城。石底煤礦的產煤被稱為臺灣煤，石底煤礦公園保存著台車道、礦坑道口、選洗煤場、卸煤櫃、物料倉庫等礦業開採建築遺跡，一坑、二坑、白石里菁桐煤礦也有礦坑、工寮等礦業痕跡。

薯榔一坑指的是石底煤礦一坑，大正12年（1923）開採，是菁桐地區最早採煤的礦區，日本人建有礦事務所、公會堂、酒保等，幾年後採礦中心轉移至菁桐的石底大斜坑，這裡就沒落了，民國50年代一坑口對面的菁桐煤礦開採，又興建另一批礦坑工寮，現在一坑口聚落保存早期的紅磚厝礦工工寮，依地勢和建築年代分為「上座」和「下座」，地勢較低的下座建於昭和6年（1931），又因提供給礦場電工居住，被稱謂電工寮。

隨著臺陽礦業於大正7年（1918）對各坑的開採加深，坑內人力輸送煤礦不符效益，為改善此情況，昭和12年（1937）於菁桐開鑿石底大斜坑連結各礦坑，費時兩年完工，先與石底二坑開鑿貫通，再與一坑、三坑及五坑連結，將各坑的煤礦集中自石底大斜坑搬運出坑並連結選洗煤場，改變原有的坑內外搬運系統，以增加輸送效率與節省人力，石底大斜坑因此成為臺灣單一坑口產量最大的礦區。石底大斜坑坑口海拔254公尺，規模總長約5公里，寬約1.5公里，深度約1公里，因傾斜15度及900公尺的通道自地面斜切至地底，因而得名，開採的礦坑進出都經此管制，舊有的礦坑改為進氣或排氣坑，臺陽礦業公司將大斜坑周邊作為主要煤業的據點，員工數量多達1000人，興建大規模的設施和建築統管煤業事務，石底煤礦成為全臺最具規模的礦場之一。

石底大斜坑周邊的礦場設施包括選洗煤場、捲揚機廠、卸煤櫃、機電工廠、變電所、總辦事處、坑口辦事處、配電室、物料倉庫及台車軌道網。物料倉庫貯存坑內器材、電機物料及零件，倉庫內鋪設台車道，方便器材運輸，目前物料倉庫石頭牆及紅磚牆上島榕盤根錯節，見證礦業的興衰。

臺陽公司於白石中埔附近興建大批職員宿舍與礦工工寮，村內的礦業遺產有菁桐煤礦、日式宿舍建築群、中埔工寮、山神宮、招魂碑及因採金而發跡的汐止武功周氏追遠紀念碑。菁桐國小最早是以臺陽公司礦廠附近的閒置辦公室作為臨時校舍，昭和9年（1934）12月2日瑞芳小學校平溪分校開校，為平溪地區唯一一所日本人就讀的小學校，昭和13年（1938）遷校於現址，獨立為菁桐尋常小學校，民國60年代礦業的全盛時期，學校師生逾千人。在開礦初期，臺陽公司便設立了煤礦醫務所（春山醫務所），包含內科、外科和牙科，從礦人員易罹患矽肺病或鉤蟲病，礦工醫院被內政部指定為防治實驗示範醫院，礦業盛時有醫務所一棟、開刀房一棟、病房兩棟、宿舍、浴廁各一棟、病床34張，醫務人員8~9人。

菁桐老街位於菁桐車站外，興建於昭和12年（1937），最初從員工福利社往臺陽俱樂部間的斜坡一帶開始發展，開礦初期本地各姓家族代表在此聚集開設商店，形成菁桐地區最早的街區，極盛時期有菁桐坑銀座之稱，昭和18年（1943）火災燒毀所有商店，商家逐漸移轉到現在的位置形成商店街區，街區盡頭為福利社，街頭在礦工醫院及往中埔處，鐵路花園以西到福利社之間被稱為內店仔，以東到醫院稱為外店仔，根據民國49年（1960）的調查，當時菁桐街上共有商店18家、雜貨店9家、飲食店5家、洋裝店2家及私立醫院、牙醫院、西藥房、理髮店、照相館、洗衣店等，民國60年代礦業最繁榮時人口超過1萬人，各式商店林立，配合採礦工上班時間，幾乎夜不閉戶，燈火通明，熱鬧非凡，民國64年（1975）石底煤礦收坑後沒落。老街穿越靜安路，有建於昭和14年（1939）的和洋折衷式木造建築臺陽礦業公司平溪招待所（真樸齋），旁有民生橋、鑛長宿舍等日式宿舍建築群。

薯榔尖位於薯榔里，因山形類似富士山而有平溪富士山之稱，靜安路旁的一坑及二坑有步道登山口，菁桐里與石底里交界有石筍尖，可由二坑或平溪及菁桐火車站間的鐵路旁登山口進入。