北海道札幌市中央区の桑園駅から、石狩郡当別町の北海道医療大学駅までを結ぶ路線。運転系統上は桑園駅から一駅先の札幌駅まで直通運転を行っており、札幌近郊の通勤路線の一翼を担っている。
札沼の「沼」は全通開業当時の終着駅だった石狩沼田駅(現在は留萌本線の単独駅)を指す。しかし、乗客僅少により、新十津川~石狩沼田間が1972年に廃止され、路線名が実態と異なる状況になってしまった。その後、2020年には、北海道医療大学~新十津川間も乗客が著しく少なかったため廃止され、現在の運転区間となっている。