El trazado pertenecía originalmente al ferrocarril de Luchana a Munguía, del cual es el único tramo que pervive en la actualidad, habiendo sido el resto desmantelado en 1975.

Con el cambio, el sector este de la estación ferroviaria de Lutxana, gestionado por Euskotren, volvió a estar operativo para facilitar la intermodalidad entre las líneas E3 y L1, estableciendo así enlace directo a la red de metro como acceso alternativo a Bilbao y otros lugares servidos por Metro Bilbao.

Cabe recordar que la línea E3a ya había sido cancelada en dos ocasiones previas: en 1997, debido al bajo volumen de pasajeros, y en 1975, cuando su mal estado y la ampliación del Aeropuerto de Bilbao llevó a su cierre.

En paralelo, se planteó también la posible clausura del apeadero de Zangroiz, que sería evaluada dentro del mismo periodo de seis meses.

En 2022, y tras diversos ajustes en su servicio, la línea adoptó la denominación "Línea E3a", siendo la "a" de "anezka" (que significa "lanzadera" en euskera), reflejando así su función de servicio de enlace entre puntos específicos.