Il previsto prolungamento della linea fino a Cinquefrondi, dove si sarebbe congiunta alla linea per Gioia Tauro, costituendo un collegamento fra i due mari, non fu mai realizzato.
Nei progetti originari della Mediterranea Calabro Lucana la Gioiosa–Mammola era solo una sezione del previsto collegamento trasversale tra la zona Jonica della Locride (da Marina di Gioiosa Jonica) e quella Tirrenica della Piana di Gioia Tauro. I lavori di costruzione del tronco ferroviario iniziarono nel 1920, dopo uno storico sciopero e venne aperta all'esercizio ferroviario il 1º agosto del 1931. Il progetto prevedeva che si dovesse proseguire per Cinquefrondi connettendosi con il tratto Cinquefrondi-Gioia Tauro già aperto il 28 marzo 1929 ma per mutate disposizioni governative non venne più realizzato.
La tratta tra Marina di Gioiosa e Mammola, di circa 15 km, fu inaugurata con un treno effettuato dalla locomotiva a vapore MCL 203 alla testa di un convoglio di carrozze a terrazzini. Il convoglio, che portava il nome di San Nicodemo in onore del Santo patrono di Mammola, partì dalla stazione di Gioiosa Jonica.
In seguito il servizio passeggeri si avvalse di piccole automotrici, chiamate dalla gente "a Littorina" (le famose Emmine MCL).[1]
A partire dal 1º settembre 1968 il servizio ferroviario fu sostituito con un servizio automobilistico sostitutivo delle stesse FCL (Ferrovie Calabro Lucane), oggi Ferrovie della Calabria.