Banen ble åpnet i 1864, ti år etter at Hovedbanen mellom Oslo og Eidsvoll åpnet. Den 49 kilometer (senere 51,1 km) lange jernbanelinjen var smalsporet (1067 millimeter sporvidde) og gikk mellom Trondheim og Støren. Jernbanen hadde endestasjon på Kalvskinnet og gikk over Nidelva i den nybygde Kongsgaardsbroen til Elgeseter og fortsatte videre sørover den første delen omtrent der dagens Elgeseter gate og Holtermanns veg går. Den opprinnelige stasjonsbygningen finnes fortsatt, og er i dag synagogen i Trondheim. Perronghallen ble dagens Frelsesarmebygg og verkstedet ble etterhvert ombygd til katolsk kirke, men denne er senere revet og erstattet av dagens St. Olav kirke (romersk-katolsk).