La línea recorre los municipios de Bilbao, Alonsótegui, Güeñes, Zalla y Valmaseda.

El proyecto definitivo del tren en la cuenca del río Cadagua fue presentado en mayo de 1888 por los ingenieros Víctor Chábarri, Manuel Allendesalazar, Enrique Aresti y Ramón Bergé, aprobándose en julio de ese mismo año y constituyendo la Compañía del Ferrocarril del Cadagua el 2 de julio de 1888 al efecto.

[14]​ Existe un plan para desdoblar la vía y aumentar así la fiabilidad y reducir los efectos de las averías puntuales en otros trenes desde 2009, aunque no ha habido progresos.

Una vez pasada esta última estación, las vías salen a superficie y discurren entre la Autovía del Cantábrico (A-8) y las vías de las líneas C-1 y C-2 hasta llegar al barrio de Zorroza, donde está la estación de Zorroza-Zorrozgoiti.

Tras reanudar la marcha, los trenes cruzan el cauce del río Cadagua a la altura del nudo entre la AP-8 y la BI-636 y efectúan parada en Zaramillo (a partir de aquí, la línea será de vía única electrificada), La Cuadra y Sodupe, donde se puede realizar el rebase de trenes.

Desde 2021, la línea ya no para en la estación de Aranguren, sólo en el apeadero.

Siguiendo hacia Valmaseda, atraviesa la parada de Aranguren Apeadero, Zalla, Colegio, Ibarra y Bolunburu.

Esta última era una parada estacional, que sólo se servía en verano, pero la transcición a Renfe ocasionó que la parada dejase de estar operativa.

Tras atravesar la BI-630 mediante un paso a nivel, la línea para en sus dos últimas estaciones: Valmaseda y La Calzada.

[2]​ Se reparten aproximadamente en un intervalo de paso de un tren cada 30 minutos, salvo en ciertas franjas horarias en las que el intervalo aumenta hasta los 60 minutos aproximadamente.

La frecuencia se reduce significantemente los fines de semana y festivos, llegando a los 90-120 minutos en ciertos casos.