El 28 de desembre de 1919 es va inaugurar el tram entre Rubí i Terrassa dels Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya. La història de la línia Barcelona-Vallès es remunta a l’any 1863, quan el 23 de juny va començar a circular el primer tren de la Companyia del Ferrocarril de Barcelona a Sarrià, que va aprofitar l’eliminació de les muralles de la ciutat per estendre una línia que connectés les dues viles, així com les de Gràcia i Sant Gervasi. La línia sortia de Plaça Catalunya, amb ample de via ibèric de 1672 mm, locomotores de vapor i a cel obert. Malgrat l’èxit, la companyia explotadora s’havia endeutat tant que va fer fallida el 1874 i va ser absorbida per la nova societat Ferrocarril de Sarrià a Barcelona.
Les reiterades demandes dels veïns de l’Eixample
El 18 d’agost de 1882, les reiterades demandes dels veïns de l’Eixample van aconseguir la construcció i posta en servei d’una segona estació a Barcelona, la de Provença. El 1905 es reformava tota la línia, adoptant l’ample de via internacional de 1435 mm i electrificant-la, amb la compra de nous trens elèctrics (tipus tramvia) i la retirada de la tracció a vapor. El 1907 el ferrocarril arribava al peu de la muntanya de Vallvidrera des de les Tres Torres en forma de tramvia pel carrer Anglí, on enllaçava amb el funicular que des de 1906 pujava al cim d’aquesta.
El 1908 es posaria en servei l’estació de Muntaner. Durant 1907 l’enginyer Carles Emili Montañés va realitzar amb èxit un enllaç ferroviari elèctric entre Sarrià i el Vallès a través de la muntanya, aprofitant un col·lector d’aigües del pantà de Vallvidrera, el Mina Grott. La gran quantitat de viatgers que va transportar el carrilet va demostrar la rendibilitat que se’n derivaria d’integrar-lo en una gran línia de passatgers. Així, Montañés va plantejar al financer nord-americà Frank S. Pearson, la compra del ferrocarril de Barcelona a Sarrià i el seu perllongament, en una primera etapa, fins a Sant Cugat del Vallès. El 1912 es va constituir la societat Ferrocarrils de Catalunya. El 28 de novembre de 1916 s’inaugura el tram de Sarrià a Les Planes, que inclou el nou túnel sota la serra de Collserola. El 26 d’octubre de 1917 es va inaugurar el tram fins a Sant Cugat. Entre Sarrià i Sant Cugat la línia es va construir ja amb via doble.
El 13 de setembre de 1918 el tren es prolongava de Sant Cugat a Rubí i el 28 de desembre de 1919 arriba a Terrassa. L’1 de juny de 1922 s’obre el ramal de Sant Cugat a Sabadell Estació. El 21 de setembre de 1925 entra en servei el túnel fins a Sabadell Rambla. El 1925 també s’inaugurava el baixador de La Floresta. Durant aquests anys es van posar en servei trens de major capacitat, com són els coneguts Brill, substituint-se també els tramvies del tram Barcelona- Sarrià per trens més ràpids. El 1929 se soterraven les vies des de Plaça Catalunya fins a Muntaner. El 1931 es va completar aquest tram soterrat, ja que fins aleshores mancava completar encara la via descendent a Sant Gervasi, i el túnel arribava ja fins a l’entrada de l’estació de Muntaner. El 1930 s’ havia obert l’estació de Bellaterra.
A finals anys 40 i durant 30 anys es posarien gradualment en servei els entranyables automotors 400-500, popularment coneguts com a “granotes”; aquests, amb successives reformes i millores circularien fins l’any 1996. El 1948 s’obria l’estació de Mira-sol. El 1952 es posaven en servei les estacions subterrànies de la Bonanova i les Tres Torres i el 1953 l’estació subterrània de Muntaner. L’1 de gener de 1954 es va inaugurar el ramal entre Gràcia i Avinguda Tibidabo, aprofitant el túnel construït inicialment per tramvies per part de l’ajuntament entre plaça Molina i Avinguda Tibidabo els anys vint. També es posaven en servei els nous automotors sèrie 600, coneguts com a “pericos”.
El 1965 s’inaugurava l’estació de Sant Joan
El 1959 s’inaugurava la segona nau de l’estació de Plaça Catalunya. El 1965 s’inaugurava l’estació de Sant Joan, que ja duia uns anys funcionant de manera provisional. El 5 d’octubre de 1974 entrava en servei l’estació subterrània de Sarrià i el ramal fins a Reina Elisenda; el 1976 s’inauguraven les obres completes de l’estació i el ramal. Des de la fi de la guerra civil i durant gairebé 40 anys, l’empresa arrossegava una precària situació econòmica i va fer fallida el 1977. Des d’aleshores i fins a la creació de Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya, la companyia estatal FEVE (Ferrocarriles Españoles de Vía Estrecha) es va fer càrrec de la línia. L’any 1979 la línia es va integrar a Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya (FGC) amb millores constants a la xarxa. El 1983 van entrar en servei les primeres unitats de tren de la sèrie 111, que van encetar el procés de modernització a la línia.
El 8 d’octubre de 1984 es va posar en funcionament el ramal de via única de Bellaterra a la Universitat Autònoma. El 1985 es completa la doble via de Sant Cugat a Bellaterra i la nova estació d’Hospital General, acabant el 1987 el doblament de via entre Sant Cugat i Rubí. El 10 de març de 1987 s’inaugura el soterrament i nova estació de Terrassa. A partir de 1988 es van adaptar alguns automotors 400 “granotes” a 4 cotxes, allargant també les andanes a les estacions. El 1991 s’iniciaven les obres de semi-soterrament de l’estació de Rubí, amb un desviament de la línia i estació provisionals. El 1993 es completava el semi-soterrament de Rubí i la via doble de Rubí a Terrassa. El mateix any es feia la remodelació integral de Sabadell Estació. El 15 de setembre de 1995 es desdoblava la via entre Bellaterra i Universitat Autònoma, integrant el fins aleshores ramal a la línia principal amb el nou tram de doble via cap a Sant Quirze. La connexió directa entre Bellaterra i Sant Quirze deixava de prestar servei. Com a punt culminant, l’any 1996 juntament amb les 16 noves unitats de la sèrie 112, va entrar en servei l’anomenat Metro del Vallès que permet que en hores punta hi hagi trens cada 12 minuts entre Barcelona i Terrassa i Sabadell. L’any 2003 es van incorporar al servei 6 unitats més de la sèrie 112 i es van realitzar millores que permeten que hi hagi fins a 33 trens per hora i sentit entre Pl.Catalunya i Gràcia. El 2004 es completava el cobriment de les vies al tram de trinxera de Rubí. El juny de 2010 es posava en servei l’estació de Volpelleres, entre Sant Cugat i Sant Joan, que permet l’intercanvi amb els trens de Rodalies de la línia R8 (aleshores la R7).
El 2014 es posen en servei les noves unitats sèrie 113 i 114 per substituir les unitats 111, aportant per primer cop el pas diàfan entre cotxes del tren. El 28 de juliol de 2015 s’inaugura i el 29 entra en servei per primer cop des de 1984 un nou tram de línia, després de 12 anys d’obres, amb el perllongament entre Terrassa Rambla i Terrassa Nacions Unides, amb una estació al campus universitari, una d’intercanvi amb Rodalies i una última al nord de la ciutat.
