Die Konzession für die Lokalbahn erhielt die Gemeinde Neutitschein am 7. September 1880.[4] Am 20. Dezember 1880 wurde die Strecke eröffnet. Die Neutitscheiner Lokalbahn führte den Betrieb selbst aus.
Im Jahr 1912 wies der Fahrplan der Lokalbahn elf gemischte Zugpaare 2. und 3. Klasse aus. Sie benötigten für die zehn Kilometer lange Strecke 24 Minuten.[5]
Nach der Angliederung des Sudetenlandes an Deutschland im Herbst 1938 lag die Strecke fortan in deutschem Staatsgebiet. Im Reichskursbuch war die Verbindung als Kursbuchstrecke 151m Zauchtel–Neutitschein enthalten.[6]
Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs im Jahr 1945 wurde die Neutitscheiner Lokalbahn verstaatlicht. Die Strecke gehörte nun zum Netz der Tschechoslowakischen Staatsbahnen (ČSD). Ende der 1950er Jahre wurden die bisherigen lokomotivbespannten Züge durch Triebwagen abgelöst. Der Winterfahrplan von 1958/59 verzeichnete insgesamt 14 Reisezugpaare, die sämtlich als Triebwagen geführt wurden.[7]
Am 1. Januar 1993 ging die Strecke im Zuge der Auflösung der Tschechoslowakei an die neu gegründeten České dráhy (ČD) über. Seit 2003 gehört sie zum Netz des staatlichen Infrastrukturbetreibers Správa železniční dopravní cesty (SŽDC).
Im Fahrplan 2012 wurde die Strecke täglich im Zweistundentakt von Personenzügen bedient. Weitere Züge verdichteten das Angebot zu einem teilweisen Stundentakt.
Im August 2020 sollen die Gleise und Anlagen mit einem Kostenrahmen von 80 Millionen Kronen erneuert werden. Ziel ist die Anhebung der Streckengeschwindigkeit von derzeit 40 auf 50 km/h.[8]