Hacia 1840, el camino que unía Santiago con Valparaíso era la vía más importante del país; por ella circulaban no sólo los productos agrícolas del valle central, orientados al consumo interno, sino también todo el tráfico de productos destinados al comercio internacional. El importante desarrollo comercial que Valparaíso venía experimentando desde las primeras décadas del siglo XIX, hizo evidente para las autoridades de la época, la necesidad de buscar una alternativa de transporte entre la capital y el principal puerto del país. Surge así el sueño de un ferrocarril que uniría las dos ciudades.

En 1849 fue aprobado por el Congreso Nacional el proyecto para la construcción del nuevo ferrocarril. Su artífice fue William Wheelwright, quien también estuvo a cargo de la construcción del ferrocarril de Caldera a Copiapó. Para materializar este proyecto fue fundada la primera sociedad anónima chilena: la Compañía del Ferrocarril de Santiago a Valparaíso. Esta sociedad se formó en base a capitales mixtos con aportes estatales y privados; entre los socios particulares se encontraban Candelaria Goyenechea de Gallo, Matías Cousiño, Josué Waddington, Francisco Javier Ossa y Ramón Subercaseaux.

En 1852 se dio comienzo a la construcción del ferrocarril; la ruta escogida fue a través de la ciudad de Quillota. La escasa experiencia en cuanto a técnicas de construcción y el desconocimiento del terreno, hizo particularmente dificultoso el avance de las obras; al llegar al kilometro 56, el capital se agotó y la obra debió ser paralizada.

El proyecto, traspasado a manos del gobierno, fue reanudado el año 1861 y estuvo a cargo del ingeniero norteamericano Henry Meiggs.

El trazado entre Valparaíso y Santiago presentaba diversas dificultades y fue necesario construir obras viales de gran envergadura, que hasta hoy causan admiración

La inauguración oficial del ferrocarril de Valparaíso a Santiago se realizó el 14 de septiembre de 1863. Las principales autoridades del país salieron de Santiago y Valparaíso, a bordo de dos trenes prolijamente adornados. A mediodía, los trenes se encontraron en la ciudad de Llai-Llai, donde se efectuó la ceremonia de inauguración.

Muchos pueblos y villorrios cobraron vida con la llegada del ferrocarril; la humeante locomotora causó expectación entre los habitantes y nuevas actividades y oficios se desarrollaron en las nuevas estaciones.