歴史ある神社、景色の良い公園、のどかな風景が楽しめる路線ですが、この路線を走る車両も魅力の1つです。2022年8月現在、貴志川線には5種類の電車がありますが、その中でも特に人気があるのが、2021年12月に登場したたま電車ミュージアム号です。クラウドファンディングで実現した「いまだかつてないネコ電車」たま電車ミュージアム号は2021年にクラウドファンデングの企画で実現した電車です。鉄道インフラによって地域活性を図る目的で、デザインは鉄道デザインの第一人者の水戸岡鋭治さんが手がけました。クラウドファンディングのサポーター959人の支援を受けて集まった約1,000万円の資金を加えて、同年12月4日から運行を開始しています。初代たま駅長が、ニタマ駅長、よんたま駅長、ファンや子どもたちに囲まれているというコンセプト。内装から外装までねこ駅長たちの魅力が詰まった豪華な電車になっています。電車ミュージアム号を始め、各車両は1時間に1本程度の間隔で走っています。