La línea tenía una longitud total de 197,5 kilómetros y su construcción se produjo en varias etapas.
No obstante, desde bien pronto la explotación de la línea férrea arrojó frecuentes déficits.
Las obras de la línea Soria-Castejón se iniciaron en 1927,[6] aunque el trazado no sería inaugurado hasta 1941.
[7][8] La sección inicial aprovechaba parcialmente el trazado existente del ferrocarril Santander-Mediterráneo, produciéndose el desvío en la denominada bifurcación Valcorba.
Esta situación se mantuvo hasta que en 2016 el trazado fue excluido por no encontrarse en explotación.