A construção da ferrovia começou oficialmente em fevereiro de 1880. Considerada impraticável por inúmeros engenheiros europeus à época, a obra teve início em três frentes simultâneas: entre Paranaguá e Morretes (42 km), entre Morretes e Roça Nova (38 km) e entre Roça Nova e Curitiba (30 km). O objetivo era estreitar a relação entre as cidades do litoral paranaense e a capital do estado, com vistas ao desenvolvimento social do litoral. Além disso, era imprescindível ligar o Porto de Paranaguá aos estados do Sul do Brasil, para que se desse vazão à produção de grãos dos estados e, dessa forma, garantir apoio ao desenvolvimento econômico da região.Para a obra, foram recrutados mais de 9.000 homens, que ganhavam entre dois e três mil réis por jornada. A maioria deles vivia em Curitiba ou no litoral, e era composta de imigrantes que trabalhavam na lavoura. Mais da metade desses homens faleceu durante a construção da ferrovia, frente às condições precárias de segurança.O esforço e ousadia de trabalhadores braçais, engenheiros e outros profissionais resultou numa das mais ousadas obras da engenharia mundial. Depois de cinco anos, a ferrovia foi inaugurada em 02 de fevereiro de 1885. Participaram da primeira viagem engenheiros, autoridades federais e locais, jornalistas e outros convidados. A viagem entre Paranaguá e Curitiba durou nove horas: ao chegar à Capital, mais de 5.000 pessoas aguardavam o trem.Em seus cento e dez quilômetros de extensão, a ferrovia guarda centenas de obras de arte da engenharia: são 14 túneis, 30 pontes e inúmeros viadutos de grande vão. Destacam-se a Ponte São João, com 55 metros de altura, e o Viaduto Carvalho, ligado ao Túnel do Rochedo, assentado sobre cinco pilares de alvenaria na encosta da rocha - a passagem por esse trecho provoca a sensação de uma viagem pelo ar, como se o trem estivesse flutuando. Foi a primeira obra com essas características a ser construída no mundo.