Le tracé du chemin de fer basque-navarrais reliait, par un long parcours, la Navarre au Guipuscoa, en passant par Alava. Il démarrait dans la gare navarraise d’Estella-Lizarra et mourait dans la ville navarraise de Mekolalde, en passant par Vitoria-Gasteiz. À Mekolalde il assurait la correspondance avec les voies du chemin de fer Maltzaga-Zumárraga, appartenant aux chemins de fer basques, reliant ainsi tout le réseau métrique du nord de l’Espagne. 

Il fut inauguré en 1927 mais sa construction fut extrêmement laborieuse, étant donné que la première concession datait de 1882 et que les travaux commencèrent en 1887, soit 40 ans de travaux. Peu après son inauguration, en 1929, on s’aperçut du caractère opportun de son électrification, raison pour laquelle les trains à vapeur circulèrent peu de temps sur ces voies.

À l’origine, il s’agissait d’un projet ambitieux qui fut progressivement réduit dû aux difficultés économiques découlant du dur tracé de certains tronçons, en particulier dans la montagne divisant Guipuscoa et Alava. L’initiative privée, à capital anglais (le premier nom de l’entreprise fut « The Anglo Vasco Navarro Company Limited », dont le siège se trouvait à Londres) abandonna les travaux, l’État devant alors achever les travaux, ainsi que l’exploitation du chemin de fer, en 1897. Outre l’itinéraire principal, il disposa de deux embranchements : l’un qui, de San Prudencio, permettait d’accéder à la ville historique d’Oñati et l’autre au sanctuaire d’Estíbaliz à partir d’Andollu, totalisant ainsi 140 km de voies. L’embranchement du sanctuaire fut le dernier à être inauguré, pas plus tard qu’en 1948.

Malgré sa relative jeunesse et son bon tracé, les comptes commencèrent à être négatifs à partir de 1950. Le Jour de l’An de 1967, seulement 40 ans après son ouverture, fut également la dernière nuit de ce modeste train qui, peu après sa fermeture, fut démonté et le matériel roulant encore viable réparti dans tout le pays.