マリンライナー は、JR西日本による一般公募によって決定された。西日本旅客鉄道（JR西日本）と四国旅客鉄道（JR四国）が岡山駅 - 高松駅間を宇野線・本四備讃線・予讃線（瀬戸大橋線）経由で共同運行する快速列車です。
快速「マリンライナー」は、1988年4月10日に瀬戸大橋の完成に伴い、本四備讃線が開通したことにより運転を開始。これは、宇野線を運転していた快速「備讃ライナー」と宇高連絡船の普通便と急行便（ホーバー便）の代替といえます。
JRグループの快速・普通列車は1990年代から2000年代前半にかけて順次車内全面禁煙化が図られたが、当列車は快速「備讃ライナー」として運行を開始した際から全車禁煙となっており、当時としては思い切った施策でした。普通列車の車内が原則として全面禁煙となったのはJR西日本では1993年（岡山・広島支社管内では1992年）、JR四国では1994年である。ただし、JR四国管内の電車や1000形気動車は導入当初から車内全面禁煙です。
岡山駅 - 高松駅間71.8kmを52分 - 63分で運行している。全列車がこの区間でのみ運転されており、他区間への乗り入れや区間列車は設定されていません。「マリンライナー」は宇多津駅構内の短絡線「宇多津通過線」を経由するため、同駅は通過扱いとなります。運転開始以来（前身の「備讃ライナー」時代も含め）、列車番号は3120M+号数だったが、増発により3190番台まで達したため、2008年3月15日のダイヤ改正で3100M+号数に変更されています。基本的に1時間あたり2本運転されている。岡山駅で山陽新幹線との接続が考慮されており、高松発の始発列車は岡山発の始発の新幹線に、岡山発最終列車は岡山着の新幹線最終列車の到着と接続できるようにダイヤが組まれています。そのため最終列車の岡山発時刻は午前0時を過ぎている。列車が遅延した場合には、しばしば新幹線が延発することがあります。強風等により瀬戸大橋線が不通になった場合は、始発・終着駅を宇野駅へ変更して宇野港 - 高松港間において船舶による代行輸送を行うか、児島駅での折り返し運転を行うかのいずれかの措置がとられています。
茶屋町駅 - 児島駅間と坂出駅 - 高松駅間で最高速度130km/h運転を実施しています。日本の他地域で運賃以外の料金が不要な列車で130km/h運転を実施している事例は、JRでは常磐線上野駅 - 日立駅間においてE531系電車で運行される列車、京阪神地区の東海道本線・山陽本線（琵琶湖線・JR京都線・JR神戸線）新快速と一部の快速、北海道の快速「エアポート」、JR以外では首都圏新都市鉄道つくばエクスプレスなどと少ない。
JR四国内で実施している夏季・冬季の車内温度を保つためのドアの半自動扱いは高松駅のみで実施し、途中駅では全部のドアは自動で開閉する。また岡山駅でも冬季に限り、早朝や深夜を中心に半自動扱いを実施する列車がある。また普通車自由席に設置されている補助席は、朝ラッシュ時の上りは全区間、夕方・夜ラッシュ時の岡山駅→ 茶屋町駅・児島駅間では使用できません。
宇野線内の岡山駅 - 茶屋町駅間は通勤・通学需要が多く、終日混雑しています。
運行開始当初は毎時1本の設定であり、当時の瀬戸大橋ブームも相俟って、指定席がグリーン車のみで即日完売となるなど人気が集中したことから、瀬戸大橋線開業当日には「マリンライナー」2号の続行で2本の臨時列車（1本はキハ181系で茶屋町駅まで）が運行されたほか、翌4月11日からもJR西日本持ちの115系・JR四国持ちの111系などを使用した臨時快速が岡山駅 - 宇多津駅・坂出駅・高松駅間（一部は岡山駅 - 茶屋町駅・児島駅間の普通を延長運転）に運行されました。当初、これらの列車は市販の全国版時刻表には掲載されておらず、沿線で配布された修正時刻表にのみ記載される列車であった。その後も折からのバブル景気もあり、瀬戸大橋線の利用が好調であったことからスーパーサルーン「ゆめじ」編成のクモロ211形+モロ210形電動車ユニットも繁忙期を中心に増結に入るようになり、同年7月からは普通車にも指定席を設定するとともに、大型連休・お盆などの多客期の一部の列車は終日12両編成や11両編成で運用された。さらにJR西日本の117系100番台（指定席あり）や115系3000番台などを使用した臨時「マリンライナー」や、167系や115系を使用した臨時快速が岡山駅 - 高松駅間に設定され、213系の増備落成にともなう増発が実施される1989年3月までの間、毎日運転の臨時列車として運行された。臨時「マリンライナー」はその後も繁忙期に運行された時期があり、JR西日本の221系が使用されたこともありました。
2003年10月1日から、高松運転所（JR四国）に所属する5000系（3両編成）と、岡山電車区（JR西日本）に所属する223系5000番台（2両編成）が使用されている。基本的に両者を併結した5両編成で運転されているが、早朝・深夜は5000系（69 - 72・75号）または223系5000番台（1 - 3・73・77号）のみで運転される列車も存在するほか、8・12号は223系5000番台をさらに2両増結した7両編成で運転されています。
5000系電車は、2003年（平成15年）10月1日に営業運転を開始した四国旅客鉄道（JR四国）の直流近郊形電車。
本四備讃線（瀬戸大橋線）の快速「マリンライナー」の輸送改善を目的とし、これまで使用していた213系を置き換えるために新製された。
川崎重工業（5000形、5200形）および東急車輛製造（5100形）でM編成3両編成6本（18両）が製造され、通常は同時に投入された西日本旅客鉄道（JR西日本）岡山電車区配置の223系5000番台P編成2両編成（2007年 - 2010年は暫定的にサハ223形2000番台を組み込み3両編成となっていた）7本計14両とともに運用されている（運用については後述）。なお、川崎重工業・東急車輛製造とも本系列までJR四国とは取引がなかった。
車両構造は、213系で運転されていたグリーン席と指定席車を合わせて2階建てとし、東日本旅客鉄道（JR東日本）のE217系の2階建てグリーン車をベースとして、また普通車（自由席）はJR西日本の223系5000番台と連結する必要から、223系2000番台をベースとして設計されました。
編成は、岡山側から 5000形（Mc, 制御電動車） - 5200形（T, 付随車） - 5100形（Thswc, 制御車）のMT比1M2Tで構成され、通常は岡山寄りに223系5000番台2両編成を併結した5両編成で運転される。そのため、システム的にも223系5000番台の母体となった223系2000番台と同一で、VVVFインバータ制御（東芝製）を採用している。JR四国では会社発足後に新製した車両に配置区所の略号を表記しない方針だが、本系列には223系5000番台との関係で配置区所である高松運転所の略号「四カマ」の表記がある。ベース車両の違いから、5100形は車体側面にJR東日本仕様で、5000・5200形は妻面にJR西日本仕様で表記される。
223系5000番台と共通仕様であるため、JR西日本の通勤・近郊形車両と同じ旋律のミュージックホーンが搭載されている。
瀬戸大橋線のみを走行する「マリンライナー」専用車のため、狭小トンネルがある予讃線観音寺駅以西への乗り入れは考慮されていません。
平屋建て車（5000形、5200形）と223系2000番台との形態上の差は、運転台部分が幌で常時貫通できる構造とされ、先頭部の形状が若干変更されたのと、側窓の非常時の換気用内開き窓が廃され、223系1000番台とほぼ同一の構造となった程度で（これは瀬戸大橋からの眺望性を考慮したものとされ、後に223系2000番台5次車以降（宮原所属の6000番台を含む）・2500番台3次車も同様の構造に変更されている）、車体の配色もアーバンネットワークで使用されているものと同一である。223系5000番台との差も車体に貼付されたJRマークの色（コーポレートカラー）と排障器（スカート）の形状の違い（5000形のスカートはJR西日本車に施されている強化改造が行われておらず、223系登場時の原形のままである）程度でしかない。座席についても223系2000番台とほぼ同じ転換式クロスシートと収容式座席が設置されている。また、岡山方の先頭車は弱冷車になっている。JR四国の所有する車両では唯一、転落防止幌が設置されています。
本系列を特徴づける高松方の先頭車5100形は、2階をグリーン席、1階を普通席（いずれも指定席）としたダブルデッカーで、223系2000番台を基本とした平屋建て車と異なり、JR東日本のE217系のグリーン車のサロE216形、サロE217形を基本としてそれに運転台を付加した形となっている。運転台側の連結器は5101のみ電気連結器が装備されているが、それ以外は密着連結器のみです。ただし、電気連結器を装備するスペースは確保されています。また、高松寄り運転台後部には平屋席のパノラマシート1列4席（グリーン指定席）、岡山寄り車端部には車椅子対応の普通指定席2席やトイレも設置されているなど、多様なニーズに対応している。平屋部分以外の座席は自動転換装置があり、折り返し車内整備の際に使われる。なお、高松寄りのデッキはグリーン車の一部とみなされるためここでの立席乗車はグリーン料金が発生します。
グリーン車も普通車指定席も、ともに横4列のリクライニングシートで座席の前後間隔もあまり差がないことから1階席か2階席かだけの違いと思われていることが多く、普通車指定席は時間帯によっては満席となる場合がある。しかし普通車指定席には背面テーブルが省略され、リクライニング角度がグリーン席よりも浅いなど、実際には細部でも差別化が図られている。また、グリーン席・普通指定席共に網棚が設置されていません。
車体配色も他車と全く異なる独自のものとなっており、5101〜5103号は青系、5104〜5106号は赤系とされ、各車に岡山県の民話『桃太郎』にちなんだ3種のエンブレム（「桃太郎とイヌ」 (5101, 5104) ・「桃太郎とサル」 (5102, 5105) ・「桃太郎とキジ」 (5103, 5106) ）が描かれています。
この5100形は、2004年（平成16年）度の財団法人産業デザイン振興会グッドデザイン賞および鉄道友の会ブルーリボン賞を受賞している。両賞の受賞はJR四国の発足以来初である。なおブルーリボン賞は特急用車両に授与されることが多く、JRにおいて特急料金や急行料金不要な列車である快速「マリンライナー」での運用を主とする（登場以来定期列車では「マリンライナー」のみに使用されている）5100形の受賞は異例です。
本四備讃線（瀬戸大橋線）開業後
1988年（昭和63年）4月10日：瀬戸大橋の完成に伴うダイヤ改正により、次のように変更。
「備讃ライナー」と宇高航路の連絡船ならびにホーバークラフトを廃止し、岡山駅 - 高松駅間に快速「マリンライナー」を運転開始。
特急「瀬戸」を高松駅発着に変更。
特急「しおかぜ」「うずしお」「南風」の岡山駅乗り入れを開始。
1998年（平成10年）7月10日：「瀬戸」が285系電車に使用車両を変更し「サンライズ瀬戸」となる。
1999年（平成11年）3月13日：「マリンライナー」の岡山発15時以降の高松行の全列車が妹尾駅に停車するようになる。
2001年（平成13年）5月：高松駅改修による駅複合施設サンポート高松開業に伴う祝賀列車として臨時急行列車「サンポート高松号」が、485系により大阪駅 - 高松駅間で運行。
2003年（平成15年）10月1日：「マリンライナー」の使用車両を5000系・223系5000番台に置き換え、一部区間での最高速度を110km/hから130km/hに変更。
2007年（平成19年）6月下旬：223系5000番台編成に同2000番台付随車1両が組み込まれる。
2008年（平成20年）4月10日：瀬戸大橋開通20周年を記念し、「懐かしの213系マリンライナー号」を運転。
2009年（平成21年）3月14日：宇野線早島駅 - 久々原駅間の複線化により、「マリンライナー」の岡山駅 - 児島駅間での所要時間が1 - 2分短縮される。
2010年（平成22年）1月24日：223系5000番台編成に組み込まれていた同2000番台1両の減車が完了。