上砂川支線は三井鉱山合名会社（後の三井鉱山）が、石炭輸送のために建設した路線。 まず専用線として大正７年１１月に開業し、大正１５年８月１日より旅客営業を開始 した。この時「上砂川線」とならず、函館本線の支線扱いになっている。 当時の駅、開通式の様子は 歴史(大正)に掲載した写真をご覧ください。
最盛期の上砂川支線は、年間160万トンの石炭輸送があり、また旅客輸送も１日 19往復運転され、約2,400人/日を運んでいた。 しかし、石炭産業の斜陽化により昭和６２年３月に上砂川支線の貨物輸送廃止、 ７月には三井砂川炭鉱が閉山されてしまった。 炭鉱の町だった上砂川町は三井砂川鉱閉山後、人口が著しく減少し旅客輸送も激減して しまった。 JR発足時には約80人/日の利用客があったが、廃止直前には約20人/日にまで 落ち込んで、空気輸送に近い列車が１日６往復していた。
国鉄時代より赤字路線に転落してしまった上砂川支線は、昭和55年に成立した国鉄再建 法による廃止対象に該当するほどの状況だったが、当時の廃止路線選定は、本線・支線 を含め旅客輸送密度をみていたため、旅客密度が高かった函館本線に助けられ、上砂川 支線は廃止対象からのがれた。しかし国鉄再建法によるローカル線整理が終了後、初の 廃止路線として平成６年５月１６日ついにその幕を降ろした。