で、名古屋〜大阪間の「比叡」「伊吹」のほか、名古屋〜沼津間の「するが」、 大阪〜三原間の「びんご」、大阪〜宇野間の「鷲羽」の大阪〜岡山間に使われ ることとなる。
この運用も新幹線開業により昭和39年10月改正で「伊吹」の廃止、さらに乗客 がシフトした昭和40年10月改正で153系12連の運用に変更されることになり、 下関に転属して今度は山陽区間での活躍に回ることとなった。

下り
411M「やしろ1号」広島9:30〜13:08下関
315M「とも1号」岡山9:25〜12:06広島
413M「やしろ2号」広島12:45〜16:47下関
317M「とも2号」岡山14:22〜17:15広島
405M「みずしま」岡山16:55〜23:25下関
415M「周防」　　広島20:20〜22:53小郡

上り
416M「周防」　　小郡7:15〜9:45広島
406M「みずしま」下関7:20〜13:44岡山
316M「とも1号」広島13:00〜15:52岡山
412M「やしろ1号」下関14:15〜18:10広島
318M「とも2号」広島20:30〜23:10岡山
414M「やしろ2号」下関19:00〜22:55広島

編成は
↑下関
クモハ165
モハ164-500
クハ153/165
サロ153
クモハ165
モハ164-500
クハ153/165
↓岡山

となり、編成ごと偶向きに方転しているのが特徴である。
転属当初はクハの2/3が153で、サロも置き換えにより格下げが進みつつあった サロ153が振り分けられ、165系としての性能は、出力強化としてのみ発揮で、 抑速ノッチなどは宝の持ち腐れとなった。およそ半年後には宮原区に新製配置さ れたサロ165により玉突きされたサロ152によってリクライニング化されたもの の、非冷房のままで、さらに１年半後にはやっと新製配置されたサロ165によっ てサロ152を置き換えたがそれでも非冷房のまま残った半数の３両だけであり、 残りの３両は新幹線博多開業による急行の全廃で役目を終えるまで残ることになっ た。
クハ153については制御回路を165系と同一にする改造工事が進められ、クハ164 という新形式に改番された。165系でありながら153系初期車の顔を持つ異端車 となる。
時を同じくして宮原区と岡山区にモハ165による４両編成を１単位にした165系 が32両と16両配置され、操配用として主に団体輸送に使用された。 また、急行 １等車の冷房化の為、サロ165(163)が宮原区に配置され、サロ153/152の置き 換えと格下げがサロ153からサロ152に移行する形で進められた。
昭和41年３月5日には「やしろ」「とも」「周防」の準急から急行への格上げ、さ らに同年10月１日改正で、下り１本の「とも」「やしろ」が岡山〜下関間直通の 「みずしま」に変更され、各列車とも1.5往復づつと変則的な列車本数となる。

下り
411M「みずしま1号」岡山7:00〜13:20下関
413M「やしろ」　　広島12:45〜16:47下関
415M「とも」　　　岡山14:22〜17:15広島
417M「みずしま2号」岡山16:55〜23:25下関
419M「周防」　　　広島20:20〜22:53小郡

上り
420M「とも1号」広島9:40〜12:38岡山
418M「周防」　　小郡7:15〜9:45広島
416M「みずしま」下関7:20〜13:44岡山
414M「やしろ1号」下関14:15〜18:10広島
412M「とも2号」広島20:30〜23:10岡山
410M「やしろ2号」下関19:00〜22:55広島

下り
411M「山陽1号」岡山7:10〜13:12下関
413M「山陽2号」岡山9:03〜11:35広島
1415M「やしろ」広島12:35〜16:00下関
417M「山陽3号」岡山16:00〜22:00下関

上り
412M「山陽1号」下関6:40〜12:54岡山
414M「山陽2号」下関14:15〜20:14岡山
416M「山陽3号」広島19:35〜22:12岡山
1418M「やしろ」下関17:55〜21:30広島

宮原区では大垣区とでクハ153とクハ165の差し替えを行ないつつ、翌44 年10月 での「とも」「鷲羽」の増発の為にモハ165の４ユニットと初めてサハ165が10両 の計18両が増備され、153系と込みで運用された。さらに昭和45年10月改正で呉 線電化による下関区担当での「山陽」１往復（岩国、広島〜岡山間）と呉線経由の 広島〜岡山間「吉備」１往復の電車化（「吉備」２往復分の置き換え）用にサハと クモハ組み込みの４両が増備される。既存の編成も
↑下関
クモハ165
モハ164-500
サロ152/165
クモハ165
モハ164-500
クハ164/（サハ）165
クハ164/165
↓岡山

となり、岡山寄りの４両を共通として、今回の２往復のモノクラス４連のミニ急行 の運用増に対処している。

下り
411M「山陽1号」岡山7:10〜13:12下関
413M「山陽2号」岡山9:03〜11:35広島
415M「やしろ」広島12:35〜16:00下関
417M「吉備」　岡山12:04〜15:17広島
419M「山陽3号」岡山16:00〜22:00下関
1411M「山陽4号」岡山20:11〜22:45広島

上り
412M「山陽1号」岩国7:50〜11:11岡山
414M「山陽2号」下関6:40〜12:54岡山
416M「吉備」広島15:50〜19:01岡山
418M「山陽3号」下関14:15〜20:14岡山
420M「山陽4号」広島19:35〜22:12岡山
1412M「やしろ」下関17:55〜21:30広島

車種的にもクハが２両連続で連結されたり、153系低運のクハ164が入るかと思え ばサハ165もあり、サロも152と165の２種があるなど面白い。また、場合によっ ては（おそらくはほとんどが）全車運転台付というのもすごいことであった。
この頃には普通車も冷房付で作られ、徐々に既存の車にも冷房改造が進められ始め ることとなる。呉線電化と万博輸送で山陽本線の165系がもっとも華やいだ時期で あった。

下関区に残ったサロ165は新幹線博多開業による電車急行全廃により、松本、幕張、 田町区に転属、宮原区では操配用に167系電車が本来の修学旅行用の務めを終えて 転用され、クハ165が不足する先頭車として組み込まれることとなる。サロ165は 一部が田町に転属した他は「比叡」の大垣区への運用移管と共に天寿を全うするこ ととなった。また、「新快速」として153系と共に活路を見いだしたクハ165の１ 部は新快速の117 系化によって大垣区と松本区に転属している。

短い山陽区間での活躍の後、転属した165系は、やがて急行の特急化の中で153系 の置き換えに回り、最後は伝統の「東海」で有終の美を飾って現役を退いたことは 記憶に新しい。また、今なお１部の165系がローカルで最後の活躍を続けている。 資料も少なく、わずかな内容ではあるが、山陽路における彼らの活躍を記してその 労をねぎらうこととしたい。

165系山陽地区向け配置車両表

参考文献：鉄道ピクトリアル「国鉄急行列車変遷史」、JRR「直流急行形電車」他、関係各誌