La linea corre lungo le falde del Vesuvio attraversando quasi tutti i comuni vesuviani del versante più interno, e risulta essere la linea più antica della rete Circumvesuviana, preceduta solo dalla linea Napoli-Baiano che però fu incorporata nella rete in un secondo momento.
La linea fu concessa nel 1887 alla provincia di Napoli[3], secondo un progetto redatto dall'ingegner Giuseppe Russo nel 1884[4]. Tre anni dopo fu costituita la società anonima della ferrovia Napoli-Ottajano, con sede a Napoli[5], che il 9 febbraio 1891 inaugurò la tratta Napoli-Ottaviano-San Giuseppe Vesuviano, lunga 23,232 km, a binario singolo, scartamento ridotto e trazione a vapore[6]. Nel 1901 la società cambia denominazione in Strade Ferrate Secondarie Meridionali (SFSM), mentre nel 1904 la linea viene prolungata da San Giuseppe Vesuviano a Poggiomarino e Sarno (15,292 km)[7] e nel luglio 1906 è inaugurata la nuova stazione di Napoli[8].
La linea fu completamente elettrificata entro il 1926[9], mentre a partire dagli anni sessanta venne attuato un generale rimodernamento con l'innalzamento delle banchine.
Le corse sono cadenzate all'ora con rinforzi alla mezz'ora e tutti i treni proseguono per Sarno e effettuano tutte le fermate intermedie[10]. In aggiunta a questi treni nella tratta Napoli Porta Nolana-Barra effettuano servizio anche i treni diretti a Torre del Greco/Torre Annunziata/Poggiomarino[11] e i treni diretti a Torre del Greco/Torre Annunziata/Sorrento[12] entrambi cadenzati anch'essi all'ora con rinforzi alla mezz'ora.
^Convenzione per la concessione della costruzione e dell'esercizio di una ferrovia a sezione ridotta da Napoli a Ottajano, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale del Regno d'Italia n° 294 del 15 dicembre 1887
Francesco Ogliari, Ulisse Paci, La Circumvesuviana. 100 anni di storia, 144 chilometri di tecnologia 1890-1990, Gabriele Mazzotta Editore, Milano, 1990, ISBN 88-202-0943-8