Budowę linii na tym odcinku rozpoczęto na podstawie ustawy z dnia 11 kwietnia 1919 r.. Zgodnie z nią do prac miano przystąpić niezwłocznie celem zatrudnienia bezrobotnych. Prace przerwano na czas wojny polsko bolszewickiej. Wznowiono je później w celu zatrudnienia bezrobotnych z okolic Płocka. W 1931 r. ukończono roboty ziemne na odcinku od km 4 (licząc od Płocka) do km 16 i budowę mostu pod Sierpcem. W 1932 r. zaawansowanie prac przy budowie podtorza wynosiło 91%; ułożono też 4,8 km torów. Do końca 1933 r. zrealizowano 85% robót ziemnych, 70% mostowych oraz ułożono 30% torów. Ruch otwarto 19 listopada 1934 r. Do uzyskania tranzytowego charakteru konieczne było jeszcze otwarcie mostu przez Wisłę w Płocku, co nastąpiło w 1938 r.