La Vía Verde de Dénia desarrolla sobre el extremo sur de la extinta línea de ferrocarril Carcaixent-Dénia, ferrocarril pionero de la vía estrecha española, que estuvo 90 años en funcionamiento.

El primer tramo, de Carcaixent-Gandía, data de 1864 y empezó a funcionar como tranvía con tracción animal a lo largo de sus 35 km de vías, con el peculiar ancho de 1380 mm. Fue la empresa “Tram-vía de Carcagente a Gandía y Denia” quien la inauguró. Pero en 1882 fue incluida entre los activos del Fc de Almansa a Valencia y Tarragona (posteriormente, en 1891, en la red del Fc del Norte). Bajo esta empresa prolongó hasta Dénia, ya como ferrocarril convencional de tracción a vapor, cambiando su ancho al más habitual de un metro.

Con una marcada vocación agrícola, este tren tuvo como principal labor mercante el acarreo de los cítricos de la huerta valenciana al puerto de Dénia, y también al resto de España desde su enlace en Carcaixent con la red general. La nacionalización de su empresa matriz, la Compañía del Norte, en el seno de Renfe en 1941, hizo que terminara dado su ancho en otro ente público, “Explotación de FFCC por el Estado”, que más tarde, en 1964, sería reformado para dar paso a FEVE.  

En 1969 se cerraron los tramos de Carcaixent a Tavernes y de Gandía a Denia, dentro de un plan de hacer llegar las cercanías de Renfe en ancho ibérico hasta Denia desde Cullera, construyendo para ello un nuevo tramo desde esa estación hasta Tavernes, y ensanchando el resto de la vía para recibir a los trenes de Renfe. Los nuevos trenes llegaron en 1972 hasta Gandía, pero allí se pararon las obras. Este tramo final a Dénia se mantuvo un par de años más en servicio, hasta 1974, con la esperanza de que su trazado sirviera a la prolongación del Cercanías hasta Dénia. Pero el proyecto nunca se llevó a cabo. 

La antigua estación del tren de Dénia es el edificio más destacado de toda la línea del ferrocarril, situada a pocos metros de la terminal del Trenet de la Marina, de FGV, la línea de ancho métrico con la que conectaba y que llega hasta la capital alicantina. Alberga el Museo del Juguete en homenaje a la tradición juguetera de la ciudad que llegó a contar con numerosas fábricas en el S. XX. Se completa con una sala de Exposiciones.

Este antiguo ferrocarril tiene otros tramos recuperados como vía verde, la de la Safor, al sur de Gandía, y nuevos tramos entre Carcaixent y Tavernes de la Valldigna bajo el nombre de Vía Verde de L’Antic Trenet.