惠市线是原羽泽英治时期修建的数条铁路整合而成，但又与埼京线这样的运行系统有所不同。

1904年英国开始铺设羊山线作为军用铁路，1905年5月26日五棱郭-羊山的羊山线开通。1918年南羽泽铁道获得松岛里-羊山的铁路铺设权，但线路与目前的惠市线不同。1922年柳岸松岛里-覃阳的市南线开通，同年惠南线羊山-县北动工；1923年惠南线羊山-县北开通、县北-晋州动工，同年南羽泽铁道并入羽泽铁道。1925年县北-晋州开通，惠南线羊山-晋州全线开通。

1928年市南线松岛里-覃阳收归国有，但覃阳-晋州路段没有继续铺设，隔年南羽泽铁道动工铺设松岛里-永嘉的铁路，并于1930年开通，称为柳永线。1931年惠南线收归国有，由羽泽总督府铁道运营，并与羊山线合并更名为惠市线南段。1936年3月羽泽总督府收购柳永线，同年12月柳永线拆分，松岛里-网走改称惠市西线，网走-永嘉于1937年与惠市北线合并为市川线至今。

英治时期结束时，今日的惠市线当时已经修建完成的路段有：五棱郭-晋州的惠南线与松岛里-网走的惠市西线。1955年线路更名，惠南线改称晋州线、惠市西线改称柳岸线。1964年未开通的晋州-网走路段动工，1967-1968年晋州-网走之间分段开通，并合并晋州线和柳岸线，成为惠市线。

1980年5月21日至5月31日，惠市线松岛里-网走因柳岸爆发大规模反对时任总统仲树里独裁统治的示威游行，被封锁，而停运。2000年小泉-松岛里间新线开通，旧线小泉-柳岸废线，柳岸-松岛里（今柳岸松岛站）成为柳岸线。

2003年起惠市线改良与复线电气化事业开工。2010年12月15日五棱郭至羊山段复线电气化开通，并驶入羽泽高速铁道列车。2012年12月5日羊山至晋州段复线电气化开通，部分YHR列车延驶晋州。2016年7月14日晋州至柳阳段复线非电气化段开通。

但是普速列车方面，惠市线因线路状况不佳，导致全线运行耗时过长，利用率走低，营业系数居高不下，是当时“干线”级别的线路中营业系数最高者。

因而，2006年，贯通惠市线全线运行的列车取消。运行以网走为界，分为川田-网走和松岛里-网走，这两个区间车运行模式，乘客需要在网走换乘，否则就只能坐高速巴士。

一直到2008年，才又恢复走完惠市线全线的海南-川田的列车，但只有每日一往复且是普通。其余的高铁·特急和其他普通都是区间车。

川田-羊山复线电气化铁路（川田-昌河中央，简称川羊电铁/川羊线）正在建设，预计2023年3月开通。开通之后将与东海道线的通勤化路段“城际电铁东海道线”贯通运营，川泽出发的列车不再需要先向北绕行五棱郭，方便昌河、羊山、晋州等惠山南路城市与川泽、深川二府的连接。但是目前川泽和惠山南路仍然在与羽泽民国国土交通部扯皮，对运营成本出资还有争议，因此这段可能会延迟开通。

五棱郭-晋州之间已经复线电气化完成，并以迷你新干线模式，驶入羽泽高速铁道列车。

目前晋州-柳阳已完成复线化。柳阳-网走配合市川线复线电气化，为使市川线货物列车连接至柳阳港，于2012年6月完成柳阳-网走路段的复线电气化。而晋州-柳阳电气化改造仍然在进行中，且预计整条路线都将重新改线，将线路拉直、减少车站。晋州站至网走站的里程将从76.9公里缩短到60公里左右，预计2023年4月完工。

惠市线网走-柳岸预计维持单线但电气化，预定2028年完工。不过，网走市反对目前的惠市线设置在网走市中心，要求将惠市线改线迁至网走市郊区，或是将惠市线位于网走市中心的部分地下化。但国土交通部认为这是地方应该自行负担的独立项目，因此网走-柳岸的改造，可能将推迟。

从宝山站到海南线壬生里站的新线，全长82.5公里，又称南海道线及宝壬线。市川南路沿海地区将完全覆盖铁路，惠市线往海南的列车不须绕至柳岸。宝山-壬生里铁路原计划采用单线非电气化，2003年开始施工，但于2006年因预算不足停工，原定2012年完工无法实现。2015年宝山-壬生里铁路在原来的烂尾工程上恢复建设，原定2020年开通，虽然目前全线已建成，但2019年羽泽国有铁道决定：此线电气化之后再一并开通，因此开通时间推迟到2024年。