La ferrovia nasce tra il 1875 e il 1888 come collegamento industriale[non chiaro] tra le città di Como e Lecco, intersecandosi presso Merone con l'allora ferrovia Milano-Erba.
La tratta ferroviaria fra Como e Lecco venne aperta all'esercizio il 20 novembre 1888[1]; sul lato comasco si dirama dalla preesistente Milano-Chiasso presso il P.M. Albate, pochi chilometri a sud di Como.
Tra il 1907 e il 1911 vi si innesta la ferrovia Monza-Molteno presso Molteno, in direzione Lecco.
Negli anni '60 viene avanzata l'ipotesi dell'elettrificazione,[2] principalmente per disporre di locomotrici di maggiore potenza nel settore merci (dove si movimentavano masse consistenti), settore a quei tempi preminente per la linea; allora il traffico merci veniva infatti svolto tramite convogli di brevissima lunghezza poiché ancora trainati da poco performanti locomotive a vapore,[3] nonché per le pendenze spesso fino al 16 per mille (con massimo del 18 per mille tra Como e Albate), altrimenti difficili da affrontare. In seguito tuttavia le motrici diesel permisero convogli merci più lunghi, e le discrete pendenze di alcuni punti del tracciato furono meglio affrontabili utilizzando talvolta fino a 3 locomotive diesel insieme. Con gli anni '80, sia per il parziale trasferimento del traffico merci su gomma, sia per la chiusura di diverse industrie della zona, il traffico merci ferroviario andò via via diminuendo, e l'elettrificazione per il solo traffico passeggeri risultò così ancor meno necessaria.[4]
Il tratto Molteno-Lecco fu riammodernato negli anni novanta in quanto percorso dai treni regionali in servizio sulla relazione Milano-Monza-Molteno-Lecco, con l'introduzione del Blocco elettrico manuale, segnali di protezione e avviso luminosi, elettrificazione dei deviatoi e il rifacimento dell'armamento.
Sulla tratta Albate-Molteno, rinnovata nel 2008, l'esercizio è sempre con Dirigente Locale e la circolazione con Blocco Conta Assi. L'ordine di partenza viene dato dal capotreno (o dal macchinista per i treni merci, dove non c'è il capotreno).
Nel 2019 sono partiti i lavori per la realizzazione di 3 nuovi ACC (apparato centrale computerizzato) nelle stazioni di Molteno, Oggiono e Valmadrera, la realizzazione di sottopassaggi pedonali nelle medesime, e l'installazione del BCA (blocco conta assi) sulle tratte Molteno-Oggiono, Oggiono-Valmadrera e Valmadrera-Lecco, con pianificazione di telecontrollo per le stazioni di Oggiono e Valmadrera.[senza fonte]
Durante l'autunno 2020, principalmente nell'ottica di realizzare servizi passeggeri senza cambi di treno (evitando rotture di carico) sulla tratta composta Varese-Mendrisio-Como-Lecco (con anche il fine di collegarsi all'aeroporto di Malpensa e al Ticino più interno), viene prima annunciata[12][13][14] e poi smentita l'elettrificazione della linea, in parte accantonata per altre priorità di spesa, ma anche valutando soluzioni alternative quali treni bimodali o ibridi - compreso l'utilizzo dell'idrogeno.[15][16][17]
Il 6 maggio 2021 è stato previsto di finanziare l'elettrificazione tramite inserimento dell'opera nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza[18][19], nell'ottica di approntare il progetto dell'elettrificazione nel 2022 ed iniziare i lavori nel 2023[20], i quali avranno termine nel 2026[21].
La linea ha una lunghezza di circa 42 km, per la gran maggior parte a binario unico e senza elettrificazione.
il tratto da Como ad Albate Camerlata è in comune con la ferrovia Milano-Chiasso, elettrificato e a doppio binario; i rimanenti 36 chilometri fino a Lecco sono a binario semplice e senza elettrificazione.
Pur avendo punti di inizio e fine a livello altimetrico molto vicino (intorno ai 220 metri s.l.m), affronta nel tragitto un saliscendi con culmine intorno ai 360 metri s.l.m. tra Cantù e Brenna-Alzate, che comporta una pendenza massima del 18 per mille (in salita da Como ad Albate Camerlata), e spesso livellette del 16 per mille (ad esempio in salita da Camerlata a Cantù e Brenna-Alzate, e da qui in discesa verso Moiana).[24]
Tra Albate e Lecco le stazioni con binario d'incrocio presenti sulla linea sono quelle di Cantù, Merone, Molteno, Oggiono e Valmadrera. L'unica stazione dotata di sottopassaggio pedonale è quella di Merone, che è anche punto di incrocio con la linea FN Milano-Asso.
L'imbocco della galleria attraverso cui la ferrovia transita sotto Alzate, direzione Lecco
Dal 2017 il servizio tra Como e Molteno viene normalmente espletato con ATR 115, che hanno sostituito le ALn 668[25], mentre tra Molteno e Lecco già da qualche anno prima veniva svolto principalmente con gli ATR 125 "Besanino" della linea S7 (con la saltuaria presenza di qualche ATR 115).
Sul finire dell'inverno 2019-2020, durante l'emergenza COVID-19, il servizio passeggeri tra Como e Lecco - diretto quanto tramite cambio in Molteno - ha subito un dimezzamento delle corse,[26][27] particolarmente sentito tra Como e Molteno; tale situazione si è protratta inaspettatamente oltre il periodo di massimo blocco, con reintroduzione dei treni cancellati solo parziale nel corso di giugno, suscitando così il malcontento dei passeggeri abituali.[28][29][30]
Con il cambio orario del 14 settembre 2020 il servizio è tornato infine al regime pre- COVID-19.[31]
Ciclicamente vengono effettuati dei treni rievocativi con materiale d'epoca - come locomotive a vapore - che vengono chiamati "Lario Express". Tali treni si svolgono prevalentemente nei fine settimana o giornate festive, collegando Milano a Como e Lecco.[32]