1947-ben az állam akkori vezetősége a MÁV üzemeltetésével egy olyan vasút létrehozása mellett döntött, amelyen a szolgálatot gyermekek látják el. Ekkor még nem tartották szükségszerűnek, hogy a Gyermekvasút a cserkészszövetség vagy az akkoriban alakuló úttörőmozgalom irányítása alatt működjön. A vonal építésekor a Gyermekvasút és Úttörővasút elnevezéseket vegyesen használták, de ekkorra már eldőlt: a vasutat úttörők fogják működtetni. A Gyermekvasút építésére több egyéb helyszín (például a gödöllői kastély környezete, Margit-sziget, Népliget) is szóba került. A Magyar Kommunista Párt Központi Bizottsága végül a budai hegyek mellett döntött 1948 februárjában.

A keskeny nyomközű (760 mm) kisvasút építése 1948. április 11-én kezdődött. Költségtakarékosság céljából három részletben készült el. A munkálatokat a Széchenyi-hegyen kezdték. A rohammunkában épülő 760 mm-es nyomtávú vasútvonalat önkéntesek, egyetemisták készítették el. Az ifjúsági brigádok vágták ki az erdőt, fektették le a pályát. Az építés hőstetteiről a Népszava kiadó 1948-ban még egy ifjúsági regényt is megjelentetett.

A vasútépítéssel párhuzamosan a MÁV szakoktatói az első pajtásokat felkészítették a vasútüzem, forgalom szabályaira. Így a vasútvonal megnyitásának napján már vasutas egyenruhába öltözött úttörők fogadhatták a vendégeket. Az első, 3 km-es szakaszt 1948. július 31-én nyitották meg. Ekkor a vonal az akkori Előre állomásig tartott (mai név: Virágvölgy). A pályát 1949. június 24-én Ságváriliget (mai neve: Szépjuhászné), 1950. augusztus 20-án pedig Hűvösvölgy állomásig adták át. A hűvösvölgyi vontatási telep 1951-ben készült el. A hivatalos ideológia szerint az Úttörővasút a szocialista nevelés egyik eszköze volt, az alkotó és termelő munkára való nevelést biztosította. Az Úttörővasútra ún. problémás gyerekek nem kerülhettek. Csak jeles vagy jórendű tanulókat vettek fel, bármely tantárgyból a hármas osztályzat kizáró ok volt. Fennállásának teljes idején többszörös (az 1970-es években akár tízszeres) volt a túljelentkezés. Az Úttörővasútra bekerülni felért egy sikeres egyetemi felvételi dicsőségével.