Arbeidet på banen begynte i mai 1891 med den svenske ingeniøren Schenstrøm som forestod oppmåling og utstikking. Selve byggingen var det et norsk ingeniørfirma med navn Brødrene Lund som stod for. Sjønstådalen er trang, har mye steinur og mange utspring. Det bød på utfordringer ved at flere tunneler måtte sprenges ut. 15. oktober 1892 åpnet jernbanen mellom Sjønstå og Fossen. Arbeidet med å forlenge banen til Hellarmo ble startet umiddelbart, dit den ble ferdig året etter. Ved Hellarmo ble det bygget en demning for å heve vannstanden i Langvatnet slik at båtene kunne ta seg frem til omlastingsstedet.