代行バスは上記の経緯から、国道316号を直行し、厚狭〜美祢間で湯ノ峠を経由する「国道経由」と、厚狭〜美祢間で県道65号〜県道33号を経由し、厚保・四郎ヶ原・南大嶺に停車する「県道経由」の2経路で運行された。
　途中、厚保、四郎ヶ原、南大嶺（以上は県道経由のみ）、美祢、重安、長門湯本の各駅には駅舎前まで乗り入れるが、湯ノ峠（国道経由のみ）、於福、渋木、板持の各駅には乗り入れず、国道上の既設・仮設停留所での乗降となった。

　駅施設は代行バス乗り入れの如何に関わらず解放されており、中間駅では駅ごとの代行バス時刻表と、配布版とほぼ同様の体裁で全駅が記載された時刻表がセットで掲出されていた。一方道路上の停留所では状況により時刻表の掲出のない箇所も見られた。また駅によっては代行バスの乗り場案内も別に用意されていた。

　代行バスには傍系の中国JRバスの一般路線車を中心に、沿線を中心とした貸切バス事業者の車両も投入されていた。都市型の路線バス（座席数の多い仕様の車両がほとんどであったが）から純然たる貸切車両まで多彩な車両が行き交ったが、乗降の扱いとしては前乗り前降りで統一されており、中扉、後扉のある路線車でも原則は同じであった。
　路線車では行先表示用の方向幕やLED表示器を持つ車両もあったが、使用されず「鉄道代行」や社名の表示で固定されていた。行先や経由（国道経由と県道経由の別）の表示については、紙に印刷したものを前面窓や側面窓の内側から掲出していた。また沿線貸切事業者に関してはJR代行輸送である旨併せて掲出していた。
　2010年8月30日改正以降の時刻表には車種の欄が設けられており、主に中型、マイクロバスが使用されるとの記載であったが、特に2011年3月改正以降では中国JRバスの大型路線車で主に運行されたこともあり、記述に対して比較的大型の車両で運行される場合が多かった。一方、土日等では少数ではあるが記載より小さい車両で運行されるケースも見られた。
　なお、少なくとも2011年3月12日以降については、ダイヤに対して車両(担当)が固定されていた様子である。（なお担当車両の一部について代行バスに使用された車両のページでも記述した）

　代行バスではJRの乗車券類がそのまま通用し、駅では平常通り乗車券の発売を行っていた。無人駅のうち厚保・南大嶺では駅前の商店等に乗車券の発売が委託されていたが、こちらも同じく平常通りであった。（委託発売駅にはこの他湯ノ峠、長門湯本があるが、どちらも商店自体が長期休業中の様子であった。）
　運賃収受は駅員配置の厚狭、美祢（早朝夜間除く）、長門市では駅員が行っていた。それ以外の駅ではバス乗務員が乗車券や運賃を受け取った上で、これらの駅に引き継いでいた。駅員無配置駅から厚狭・長門市を越えて乗り継ぐ場合は両駅まで乗車後、みどりの窓口で発券していた。
　一般路線車両でも車内の運賃表示器は使用されず、上から美祢線区間の三角運賃表を貼り付けていた。（ただし、駅名記載位置が通常と異なり誤認しやすいものであった：写真参照）また上記の運賃引き継ぎの関係からか運賃箱も使用されておらず、運賃投入口には何らかの形で封がされていた。運賃箱付属の両替機は使用していたケースも見られたが、両替金の受け皿を車内で受け取った運賃・乗車券の仮置き場にしているケースが多く見られた。

　鉄道線との接続に関しては、厚狭・長門市駅では接続列車からの乗客の乗り換えを待って駅員が出発合図をする方式が取られていた様子である。また長門市での代行バスから山陰本線への接続については、長門湯本到着時に運転士が乗継客の有無を確認し、携帯電話で遅れ時間と共に長門市駅(と思われる)まで連絡を入れる体制が取られていたようだ。一方厚狭でのバスから山陽本線・新幹線への接続については特別な配慮がされているのは見てはおらず、遅延時の接続は取られなかった可能性もある。

　この代行輸送の実施そのものについては市販の時刻表等でも告知が行われたが、具体的な運行時刻・形態については一般の時刻表への収録はされず、JR西日本のサイト上への掲載や沿線・周辺の駅での掲示・配布が行われたに止まっていた。