I lavori della linea furono iniziati dal Regio Esercito poco dopo lo sbarco a Tripoli, il 17 gennaio 1912; già il 27 febbraio una coppia di treni al giorno faceva regolare servizio tra Tripoli e il forte Fornaci di Tagiura, il 1º marzo le coppie di treni divennero due e il 17 marzo la linea era arrivata ad Ain Zara. Il servizio regolare iniziò il 20 aprile 1912; il 13 luglio fu inaugurato il tronco tra il forte Fornaci e il forte di Tagiura, attivato il 27 dello stesso mese[1].
Poco prima della Seconda guerra mondiale iniziò la costruzione del prolungamento della linea verso Misurata: entro il 1941 erano stati ultimati 14 chilometri di piattaforma stradale dei 75 tra Tagiura e Littoriano; per l'armamento fu utilizzato quello della linea Tripoli-Garian, in parte smantellato. I lavori furono sospesi nell'autunno 1942, quando il tronco Tagiura-Misurata era quasi ultimato e il tronco Misurata-Sirte in avanzato stato di costruzione[5].
A guerra terminata le linee ferroviarie libiche si rivelarono insufficienti; rimasero in servizio sino al 1962 prima di essere smantellate[6].