La ligne de Rouen à Orléans est inaugurée en 1885 par la Compagnie du chemin de fer de Rouen à Orléans. La Société nationale des chemins de fer français (SNCF) ferme le trafic voyageurs en 1950 et l'exploitation de la ligne en 19891.
Quelques années plus tard, une équipe de bénévoles obtient l'autorisation de remettre en état un tronçon, entre Breuilpont et La Croix-Saint-Leufroy, pour y faire circuler un train touristique. En 1993, ils créent l'association du Chemin de fer de la vallée de l'Eure2 et débutent les travaux de rénovation de la voie et de remise en état de matériels roulants. Trois années plus tard, le 1er novembre 1996, l'association inaugure les installations en y faisant circuler un premier train touristique. Le départ est donné par M. Miraux dans la gare de Pacy-sur-Eure3.