Bien que les premiers projets de chemin de fer à Olot remontent au milieu du XIXe siècle (avant même la construction de la ligne Barcelone-Mataró), ce chemin de fer a finalement été inauguré en 1911, après de très longs travaux de construction.

Le projet initial visait à relier Olot, la capitale de la Garrotxa, à Sant Joan de les Abadesses et ses mines riches en charbon et de là aboutir au port maritime de Roses. Par la suite, le projet fut révisé à la baisse, pour relier Olot à Sant Joan, après que cette dernière ville se trouvait desservie par un train de Barcelone. D'autres projets ultérieurs proposaient une liaison avec la ville de Torelló, où elle se connecterait au chemin de fer de Barcelone à Sant Joan. Finalement, on retint le tracé le plus facile à travers la vallée du Ter pour relier Gérone au reste du réseau ferroviaire national.

La ligne dégagea pendant plusieurs années de gros bénéfices et l’on envisagea de la prolonger vers l'intérieur et vers Barcelone. Hélas, la Guerre civile espagnole endommagea gravement la ligne. Dans leur retraite, les troupes républicaines détruisirent de nombreux ponts et beaucoup de locomotives et les wagons disparurent. Les inondations de 1940 n’arrangèrent guère les choses, rendant la reconstruction encore plus difficile.

Les autorails remplacèrent progressivement les trains à vapeur, ce qui aida à mieux gérer le chemin de fer. Malgré cela, la rentabilité du point de vue économique du chemin de fer était mauvaise, rendant nécessaire son rachat par l’entreprise publique EFE en 1963. Son successeur, la FEVE, ne réussit guère plus à rentabiliser la ligne et, malgré le nombre élevé de passagers et quelques projets prometteurs de connexion avec la ligne Girona-Sant Feliu de Guixols, le chemin de fer fut fermé en juillet 1969.