Una vez entró en servicio este ferrocarril acabaría integrándose junto a la ya existente línea Ciudad Real-Badajoz para dar lugar a un único trazado bajo un mismo kilometraje, la denominada línea Madrid-Badajoz.Durante la mayor parte de su existencia prestó servicio con la compañía MZA y, posteriormente, con RENFE.En 1876 la CRB obtuvo la concesión para construir un ferrocarril entre Madrid y Ciudad Real,[2][3] realizándose los trabajos con relativa rapidez debido al hecho de que las obras no encontraron grandes obstáculos geográficos.Por su parte, en Ciudad Real la CRB había construido la conocida como Estación Nueva, que tuvo un carácter pasante, pues la vía continuaba su recorrido y se unía con la línea Ciudad Real-Badajoz a través del Empalme de Torrubia, situado en el punto kilométrico 173,5.La línea Madrid-Ciudad Real era empleada principalmente por aquellos servicios ferroviarios que unían la capital con La Mancha y Extremadura.[11] Esto permitió conectar Madrid con Toledo de una forma más directa que como se había hecho hasta entonces por el trazado tradicional.En 1935 se construyó una nueva variante ferroviaria al este de Ciudad Real, por lo que se terminaría levantando el trazado original entre los puntos kilométricos 167 y 172, al tiempo que la histórica Estación Nueva quedó definitivamente fuera de servicio.Durante la Guerra Civil la mayor parte del trazado quedó situado en la zona republicana, aunque esta se vio interceptada por las fuerzas franquistas entre Parla y Villaseca-Mocejón.Esto supuso que se terminase descartando la opción de reformar la línea Madrid-Ciudad Real.La línea se asentaba sobre un terreno eminentemente llano, si bien contaba con una serie de puentes para salvar obstáculos geográficos.
