La ligne de chemin de fer créée en 1872 par la Compagnie des Dombes et du Sud-Est, fait partie d'un réseau dénommé alors "réseau Mangini". Elle est mise en service le 17 janvier 1876 avec une voie unique de Lyon à Charbonnières.

La ligne passe dès la sortie de la gare terminus "Lyon Saint-Paul" par le tunnel de Loyasse (1 418 m) qui débouche à Gorge de Loup, point déchanges important avec la ligne D du métro. Elle dessert ensuite Tassin, Charbonnières les Bains. Un arrêt est prévu depuis quelques années à proximité du casino le "Lyon-Vert".

Entre La Tour de Salvagny et Lentilly, la rampe de 15 mm/m atteint son point culminant (316 m). La ligne descend ensuite en pente régulière vers l'Arbresle, franchit -peu après la gare de Lentilly- le viaduc du Buvet, ouvrage d'art en maçonnerie de treize arches en plein cintre de 10 m d'ouverture, prévu à l'origine pour deux voies.

Le prolongement de l'Arbresle pour remonter la Brévenne est fermé aux voyageurs depuis 1955. Depuis 1989, le tronçon L'Arbresle - Sainte-Foy-l'Argentière est animé les dimanches d'été par un train à vocation touristique (Chemin de fer touristique de la Brévenne). La portion l'Arbresle / Sain-Bel est réouverte aux voyageurs depuis 1991.

Pour en savoir plus : Histoire de lignes oubliées - Lyon / Montbrison