La línea empezó como Chamartín - Atocha-Cercanías - Príncipe Pío - Villalba hasta que en 2001 con la apertura del ramal a Alcobendas y San Sebastián de los Reyes se prolongó la línea a Tres Cantos los días laborables para compensar la pérdida de frecuencia entre Cantoblanco Universidad y Tres Cantos.

Finalizadas las obras, este servicio se estableció con carácter definitivo.

Los trenes de la línea C-1 también se ven afectados por estas obras.

En esta estación paran algunos trenes de largo recorrido y regionales.

La frecuencia de la línea es de 15 minutos en el tramo Chamartín-Las Rozas y de 30 minutos en el tramo Las Rozas-Villalba, aunque al coincidir con otras en la mayor parte de su recorrido los trenes pasan más a menudo siendo en hora valle las frecuencias las siguientes: Los días laborables en hora punta circulan algunos trenes semidirectos entre El Escorial y Chamartín con parada en Las Zorreras, San Yago, Villalba, Pinar, Las Rozas, Pozuelo y Aravaca y todas las estaciones de la zona 0.

En el sentido inverso, los trenes no llegan hasta El Escorial, sino que finalizan su recorrido en Villalba.

En esta línea circulan unidades autopropulsadas eléctricas de las series 446, 450, y Civias 465.