El canal de Glamorganshire prosperó, pero se vio desbordado por el volumen del comercio desarrollado en su entorno.

La reunión resolvió formar "La Compañía del Ferrocarril de Taff Vale" y se nombró un comité provisional compuesto por J. J. Guest, W. Thompson, T. R. Guest, Richard Hill, Anthony Hill, William Forman, Walter Coffin, E.

Desde Cardiff a Taffs Well se duplicó la vía en 1846 y hasta Navigation House (Abercynon) en 1847.

La estación de Navigation House[20]​ pasó a llamarse Aberdare Junction cuando se inauguró el ramal.

[12]​ El Ramal de Pwllyrhebog (como se lo conoció) fue autorizada en 1857 para llegar a Cwm Clydach desde Tonypandy.

El TVR usó tres locomotoras tanque 0-6-0 especialmente diseñadas para la pendiente, adquiridas a Kitson and Company en 1884.

[12]​[2]​ Una Ley aprobada en 1857 otorgó al TVR autoridad para realizar una serie de mejoras en los años siguientes.

Se construyeron nuevos viaductos junto con las estructuras existentes en Pontypridd y Quakers Yard para alojar la segunda vía.

En 1864, se comenzó a trabajar para evitar el plano inclinado mediante una rampa más suave (pero aún empinada, de 1 en 40).

El puerto, el muelle y el Ferrocarril de Penarth fueron arrendados a la Compañía, aunque su empresa propietaria conservó su existencia independiente hasta 1922.

Esta fue otra dependencia del TVR, ya que no pudo generar las suscripciones necesarias para construir esa misma ruta.

En 1866, el Ferrocarril de Dare Valley, fundado en 1863, se abrió desde Aberdare hasta Bwllfa Colliery.

Una excepción fue Dowlais, donde el convertidor Bessemer para la fabricación de acero se estaba usando desde 1865.

La Compañía obtuvo la autorización para construir una línea diagonal de noroeste a sureste a través del sistema ferroviario de Llantrisant y Taff Vale Junction para manejar este tráfico.

Sin embargo, había sanciones severas en la legislación si no se construía, por lo que el TVR utilizó tácticas dilatorias.

Sin embargo, finalmente se construyó la sección desde Common Branch Junction hasta Waterhall Junction entre Radyr y Penarth que daba acceso directo a los muelles (abiertos en 1886) solo para el tráfico de mercancías y minerales.

Sin embargo, la Lady Windsor Colliery cerca de Ynysybwl se comenzó a explotar en 1885, y prometía ser una actividad importante.

Entre 1907 y 1914, la estación fue reconstruida como un solo andén de gran longitud con numerosas vías paralelas.

Este trabajo incluyó elevar el nivel de toda la estación en casi 5 pies (1,5 m).

El número de pasajeros que comenzaban o terminaban viaje en la estación excedía los 10.000 diarios en 1920.

Viendo esto como una oportunidad, la empresa del TVR trabajó en los trenes minerales para el PC&NR (hasta 1906).

La construcción del túnel requirió mucho tiempo, y la línea no se inauguró hasta 1890.

La conexión no llegaría a realizarse, y el Ferrocarril de Cardiff nunca alcanzó su potencial previsto.

[12]​[2]​ Los cierres a mediados del siglo XX dejaron al TVR como la única ruta ferroviaria hacia Merthyr Tydfil.

El TVR comenzó a construir locomotoras en sus propios talleres en Cardiff (West Yard) en 1856, pero nunca fue autosuficiente: la mayoría de las máquinas continuaron siendo suministradas por constructores privados, y la última locomotora construida en Cardiff entró en servicio en 1903.

[46]​ Había 275 en servicio a principios de 1922, cuando se fusionó con el GWR y otras compañías ferroviarias.

[75]​[76]​ El principal depósito de locomotoras del TVR estaba en Cardiff Cathays, que tenía un cobertizo secundario en Roath Branch Junction.

Otros depósitos principales estaban en Abercynon, Aberdare, Coke Ovens (cerca de Pontypridd), Cowbridge, Ferndale, Merthyr, Penarth Dock, Radyr y Treherbert (que tenía un cobertizo secundario en Pwllyrhebog).

Los automotores de vapor tenían su base en Coke Ovens, en un cobertizo separado del depósito principal.

En los casos de Abercynon, Radyr y Treherbert, todos los cobertizos del TVR fueron reemplazados por nuevos cobertizos del GWR en situados en lugares cercanos, y en Abercynon también se acomodaron las locomotoras de Coke Ovens cuando se cerró en 1933.