Die Strecke wurde am 7. Dezember 1900 durch die Königlich Ungarischen Staatsbahnen (MÁV) eröffnet. Sie ermöglichte fortan direkte Zugfahrten von Érsekújvár (Nové Zámky) nach Kistapolcsány (Topoľčianky) ohne Umweg über Tótmegyer (Palárikovo). Der Sommerfahrplan von 1912 wies insgesamt vier gemischte Zugpaare zwischen Érsekújvár und Kistapolcsány aus, die für diese Relation etwa drei Stunden benötigten.[1]
Nach dem Zerfall Österreich-Ungarns im Oktober 1918 und der Gründung des neuen Staates Tschechoslowakei ging die Strecke an die neu gegründeten Tschechoslowakischen Staatsbahnen (ČSD) über. Die ungarischen Betriebsstellennamen wurden in der Folge durch slowakische ersetzt.
Ab den 1930er Jahren setzten die ČSD im Reiseverkehr moderne Motorzüge ein, die sowohl eine Verdichtung des Fahrplanes als auch eine deutliche Fahrzeitverkürzung ermöglichten. Der Sommerfahrplan 1938 verzeichnete fünf Personenzugpaare zwischen Nové Zámky und Topoľčianky, die sämtlich als Motorzug geführt waren.[2]
Nach dem Ersten Wiener Schiedsspruch kamen die mehrheitlich ungarisch besiedelten Gebiete der Tschechoslowakei und damit auch die Strecke im November 1938 wieder zu Ungarn. Betreiber waren nun wieder die MÁV. Nach dem Zweiten Weltkrieg kam die Strecke 1945 wieder vollständig zu den ČSD.
Der elektrische Eisenbahnbetrieb im Zuge der Fernverbindung Bratislava–Zvolen wurde am 23. Mai 1986 aufgenommen.
Im Jahresfahrplan 2021 wird die Strecke in dichtem Takt von Personenzügen in den Relationen Nové Zámky–Prievidza, Nové Zámky–Zlaté Moravce und Nové Zámky–Zvolen os. st. bedient. Die Fahrzeit zwischen Nové Zámky und Šurany beträgt mit Verkehrshalt in Bánov elf Minuten.[3]