Se trata de una línea de ancho ibérico (1668 mm), no electrificada y en vía única.

[1]​ La sección Villaseca-Algodor pertenecía originalmente al desaparecido ferrocarril Madrid-Ciudad Real, mientras que la sección comprendida entre Villaluenga y Villaseca fue construida como enlace entre las líneas Madrid-Cáceres y Madrid-Ciudad Real.

[3]​[4]​ En la estación de Algodor la línea enlazaba con el ramal Castillejo-Toledo, lo que permitía una conexión con la histórica ciudad castellana.

En 1880 la compañía MZA se anexionó a la CRB, por lo que pasó a controlar el ferrocarril Madrid-Ciudad Real.

En enero de 1988 se clausuró la mayor parte de la línea Madrid-Ciudad Real, si bien el tramo comprendido entre las estaciones de Villaseca y Algodor se mantuvo plenamente operativo.