בשנת 1892 הגיעה הרכבת הראשונה מיפו לירושלים. תוואי הרכבת עבר במעלה נחל שורק ונחל רפאים והנסיעה ארכה 4 שעות, לעומת יומיים עד אז (בעגלות וברגל) . עד שנת 1967 היתה הרכבת אמצעי התחבורה הנוח והמהיר ביותר לירושלים. לאחר מלחמת ששת הימים נפתח בכביש ירושלים-תל-אביב (כביש ארצי מס' 1) הקטע שבין שער הגיא לבן-שמן. פתיחת קטע זה בתחילת שנות ה-70 קיצרה משמעותית את משך הנסיעה לעיר (מ-90 דקות ל-50 דקות) .
פתיחת הקטע החדש בכביש מס' 1, יחד עם העליה במספר כלי הרכב (פרטיים וציבוריים) במהלך שנות ה-70, גרמו לירידה במספר הנוסעים ברכבת לירושלים וממנה. בשנת 1972/73 סך כל הנוסעים (נכנסים ויוצאים מירושלים) ברכבת היה 574,850 נוסעים, כעבור עשור (1984/85) מספרם ירד ל- 94,600 ול-73,300 נוסעים בשנת 1997. עקב מיעוט בנוסעים והידרדרות מצב המסילה, הוחלט בשנת 1998 להפסיק את תנועת הרכבות לירושלים וממנה.
בתחילת שנות ה-2000 שודרג תוואי המסילה הקיים לאורך נחל שורק. זמן הנסיעה בקו המשודרג ארוך יחסית לנסיעה בכביש ועומד על 80 דקות. בשנת 2006 נסעו ברכבת 659,000 נוסעים, ומספרם ירד ל-412,600 בשנת 2007.
בימים אלו עמלים על הקמת תוואי רכבת נוסף לירושלים. קו זה יעבור בנתב"ג ובמודיעין בואכה ירושלים. משך זמן הנסיעה הצפוי בקו זה הוא 28 דקות ובכך יסייע לצמצום גודש התנועה בכניסה לירושלים ולתל אביב. אולם, הקמת קו זה מעוררת חילוקי דעות רבים, בשל עלותו הגבוהה ובשל הפגיעה סביבתית שעלולה להיגרם לגן לאומי הרי יהודה. לאחרונה הודיע המשרד להגנת הסביבה כי הוא מתכוון להתנגד לפרויקט בתוואי זה.

מקורות:
נתוני רכבת ישראל, 2007
אילן סלומון, השקעות ציבוריות בגשרים, באספלט ובמסילות ברזל בירושלים, 40 שנה לירושלים, בעריכת אורה אחימאיר ויעקוב בר סימן טוב, מכון ירושלים לחקר ישראל (בדפוס).