A szőlőkkel beültetett és erdőkkel borított Svábhegy a 19. századtól jelentős fejlődésnek indult, megépültek az első villák, színészek, írók és művészek pihenőhelyévé, majd a városiak kedvelt kiránduló helyévé vált. A megnövekedett közlekedési igény kielégítésére a Budai Közúti Vaspálya Társaság már 1868-tól üzemeltetett lóvasutat, amely pályáját a Lánchíd budai hídfőjétől Zugligetig építette ki.

Építése
Az 1871-ben megnyitott első európai fogaskerekű vasút, a Vitznau–Rigi-vasút tervezője és építője, Niklaus Riggenbach, az Internationale Gesellschaft für Bergbahnen nevű bázeli társaság nevében 1873-ban kérelmezte a Svábhegyre vezető fogaskerekű vasút építését. A vasútvonal építése az engedélyokirat 1873. július 3-án kelt kiadása után azonnal megkezdődött. A kivitelezési munkák irányítója a svájci származású, Cathry Szaléz Ferenc volt, aki a ma is álló villáját a vasút közelében építette. Az egy évig tartó vasútépítési munkák követően, mindössze öt évvel a világ első közforgalmú fogaskerekű vasútjának átadása után, az első szerelvény 1874. június 24-én, délután 4 órakor közlekedett.

A normál nyomtávolságú, 2883 m hosszú, egyvágányú pálya teljes hosszában fogaskerekű üzemre épült, adhéziós szakaszok nélkül. A völgyi és hegyi végállomások között 264 m volt a szintkülönbség, a pályát ellenesések nélkül, folyamatos emelkedéssel alakították ki, a legnagyobb emelkedés 102,5‰ volt. A pálya 1329 m hosszban egyenesben, 1275 m hosszban 180 m sugarú ívekben és 279 m hosszban nagysugarú ívekben feküdt. A vágányt Riggenbach-rendszerű fogaslétrával szerelték fel, a fogaslétrák 3,0 m hosszúak voltak és síncsavarral rögzítették a talpfákhoz, az aljakat 0,75 m távolságra helyezték egymástól. A végállomások között a vasúti szerelvények egyetlen keresztezési lehetősége a Léderer-telepnél (a mai Erdei iskolánál) volt. A forgalmi kitérőben a szerelvények átállítását a másik vágányra akkoriban még nem váltókkal, hanem a tolópadhoz hasonló elven oldották meg.

A völgyi végállomást, valamint az üzemi telepet a háromvágányos mozdony- és kocsiszínnel az Ecce homo réten (a mai Városmajorban) alakították ki. Az állomásépületet a magas-tátrai épületekhez hasonló stílusban építették meg, a favázas emeletes épület a második világháborúban semmisült meg. A megnyitáskori hegyi végállomáson, a Svábhegyen, az állomásépület csarnoka a vágányt is lefedte. Figyelemre méltó, hogy az akkori vasútépítési szokásoktól eltérően az utasperonok szintjét a vágányhoz képest kiemelték, az utasok kényelmes beszállásának érdekében. A városmajori végállomásnál közvetlen átszállást biztosítottak a zugligeti lóvasútra, sőt a menetrendeket is összehangolták. Akkoriban a fogaskerekűn 30 perc volt a legsűrűbb követési idő.

A budai hegyekben szaporodó villák következtében tovább növekedett a fogaskerekű vasút forgalma, ami vonzóvá tette a vasútvonal meghosszabbítását. A Svábhegytől a Széchenyi-hegyig tartó vonalszakaszt 1890. május 17-én nyitották meg, így a vasútvonal hossza 3733 m-re nőtt, az új végállomás szintkülönbsége 315 m lett.

Villamosítása
A vasútvonal engedélyes ideje 1926. október 1-jével járt le, ekkor a társaság a főváros tulajdonába került, az üzemeltetéssel a Budapest Székesfőváros Közlekedési Részvénytársaságot bízták meg. A közlekedési társaság a fogaskerekű műszakilag avult és leromlott állapotú pályájának és gördülőállományának korszerűsítéséhez 1927-ben kezdett hozzá.

A vontatáshoz a fővárosi villamosüzemben akkor használatos 550 V feszültségű egyenáramot választották. A felsővezetéket keresztlánc-rendszerben alakították ki, ami a viszonylag alacsony menetsebességhez megfelelt. A felépítményt 23,6 kg/fm tömegű, „i” jelű sínekkel építették át. A forgalmi kitérőnél a tolópadszerűen működő szerkezeteket felszámolták, helyettük Abt-rendszerű kitérőket építettek be. A villamosüzemben tervezett rövidebb, 15 perces vonatkövetési idő miatt újabb forgalmi kitérőket alakítottak ki Orgonás, Gyöngyvirág út és Svábhegy állomásokon. A kitérőkben a váltóállítást elektromos berendezések segítségével végezték, a kitérőket a gördülékeny téli közlekedés biztosítására elektromos váltófűtéssel is felszerelték. Az új villamos szerelvények részére a forgalmi telepen külön kocsiszín és műhely épült, valamint egy összekötővágányt építettek a üzemi telep és a zugligeti, illetve a hűvösvölgyi villamoshálózat között. A villamosított vasutat 1929. július 2-án nyitották meg a újra forgalomnak.

Második átépítés
A szerelvények állapota 1960-as évek közepére jelentősen leromlott, a járműpark teljes cseréje mellett szükségessé vált az elhasználódott pálya és egyéb berendezések felújítása is. Az 1973 márciusában elkezdődött és ugyanezen év augusztusáig tartó teljes rekonstrukció során a felépítményt 34,5 kg/fm tömegű, „c” jelű sínekkel építették át, valamint áttértek a Strub-rendszerű fogaslécre. A peronok magasságát az új, magaspadlós járművekhez igazították. Az 1500 V feszültségre történő áttérés miatt az áramellátási rendszer is felújításra került.