A principis del segle XX es registrà un important increment de visitants al santuari, que a més es va veure consolidada per la irrupció dels esports d'hivern. L'únic accés al santuari suposava una durada de 3-4 hores a peu en un camí de fort desnivell des de Queralbs, situació que es complicava durant els mesos d'hivern amb la neu i el gel. El 1917, per primera vegada, es planteja la necessitat de construir una carretera o línia de ferrocarril.

L'arribada del ferrocarril a Ribes de Freser el 1919 en el marc de la construcció del Transpirinenc entre Ripoll, Puigcerdà i Acs i l'implicació de la companyia Ferrocarrils de Grans Pendents que explotava el Cremallera de Montserrat dona la empenta definitiva al projecte.

L'any 1927 la societat va rebre la llicencia i les obres per a construir la línia del cremallera van començar el 24 de maig de 1928. Tot i que es calcula que en la construcció hi van participar uns vuit-cents homes, la magnitud d'aquesta obra feu que, en determinats moments, se superés el miler de treballadors. La construcció de la via, juntament amb els túnels i els ponts necessaris, es va iniciar simultàniament a Núria i a Ribes. Els rails, que no es van començar a instal·lar fins a principis de l'any 1930, es van posar en sentit ascendent. D'aquesta manera, les locomotores que provarien el bon resultat de les obres també podrien traslladar treballadors i material.[1] El 30 de desembre de 1930 es va fer un primer viatge de prova amb una locomotora de vapor que venia de Montserrat arribant per primera vegada al santuari de Núria.

La línia va ser inaugurada el 22 de març de 1931 a càrrec de la companyia FMGP (Ferrocarrils de Muntanya de Grans Pendents), i ha funcionat des del principi amb electricitat.

Les males condicions polítiques de l'època no resultarien gens beneficioses de cara a l'explotació de la línia; la II República Espanyola fent aigües, la crisi econòmica, la Guerra Civil i la postguerra, acabaren per decidir el futur d'aquesta línia. A més, hi cal afegir que algunes inundacions van crear greus desperfectes que tardarien alguns anys a ser reparats.

A partir dels anys seixanta, amb el boom turístic arreu de l'estat (afegit que l'únic transport que permetia i permet accedir a Vall de Núria és el ferrocarril), la situació de la línia va començar a millorar. Però aquesta nova situació arribava tard; les instal·lacions de la línia havien quedat significativament deteriorades pel pas del temps, i requerien una renovació integral que la companyia no podia assumir. Aquesta situació va quedar resolta amb la intervenció de la Generalitat de Catalunya. Fou així com l'any 1982 esdevingué accionista principal de la línia.

Finalment, el 2 de gener de 1984 la titularitat d'aquesta infraestructura va ser traspassada a la Generalitat de Catalunya, a través de la seva operadora Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya. Fou llavors quan s'inicià un ambiciós programa de remodelació que incloïa la renovació de la major part de les vies i catenària, l'adquisició de nous trens automotors a partir de l'any 1985, i la modernització de les pistes d'esquí de Vall de Núria.

El 2008 s'inaugurà un nou túnel, Roc del Dui, entre la Corba Roca Oratori i Fontalba després de 3 anys d'obres, de doble via i suposant una millora del traçat anterior per l'exterior. El mateix any, es va construir a Ribes-Enllaç una marquesina amb plaques fotovoltaiques que cobreix les vies de l'estació, que anteriorment se situaven a l'aire lliure. També s'hi construïren unes noves cotxeres. El 2011 s'eliminà el pas a nivell de l'estació de Queralbs amb un nou pas inferior per a vehicles i vianants que va permetre millorar la configuració de les vies de l'estació i l'explotació de la línia. En 2015 es van iniciar obres de renovació de les vies consistents en substitució del carril, travesses, balast i millora de canalitzacions i desguàs.[2]