Este ferrocarril se ideó como parte de un proyecto mayor, el de unir la capital con el Mediterráneo, pero acometer esta empresa de una sola vez era de todo punto impensable y se decidió construir este primer trayecto. Hubo varios proyectos antes de realizarse el definitivo, auspiciado por el marqués de Salamanca, y en todos se eligió Aranjuez como final de la línea porque en aquella época la Corte pasaba grandes temporadas allí y era cita de la aristocracia y de las gentes relacionadas con Palacio.

La inauguración de la nueva línea se celebró el 9 de febrero de 1851 y la presentación en sociedad de tan magno acontecimiento se convirtió casi en una fiesta popular, dada la masiva asistencia de gente, con la Reina Isabel II y la plana mayor del Gobierno, con Bravo Murillo a la cabeza. La longitud de la línea era casi de 49 kilómetros, y su trazado se conserva prácticamente íntegro. Por indicación del marqués de Salamanca, se prolongó la vía desde la estación de Aranjuez hasta el Palacio llegando hasta la puerta de Damas del patio y, cuenta la leyenda, que los últimos carriles que se colocaron eran de plata.

Desde que comenzó a funcionar el servicio de esta segunda línea peninsular, contó con gran aceptación entre la población, fundamentalmente por el envío de los productos de la huerta ribereña a Madrid, destacando la emblemática fresa, producto por excelencia del Real Sitio que da nombre al Tren. Antes del camino de hierro Madrid-Aranjuez, el desplazamiento duraba alrededor de seis o siete horas, con una única diligencia al día de no más de veinte viajeros. Después hubo tres trenes diarios con capacidad de hasta 690 personas, con una duración de hora y media aproximadamente.