Strekningen som i dag kalles Arendalsbanen eller Arendalslinjen, ble planlagt og bygd av NSB som en lokalbane som skulle forbinde Arendal med en viktig del av byens oppland langs Nidelva. Banen ble først åpnet til Froland i 1908. I 1910 kunne man åpne strekningen til Åmli, og i 1913 var banen ytterligere forlenget til Tveitsund eller Treungen. Treungenbanen kaltes nå banen som gikk fra Arendal til Treungen i Telemark fylke. Mulighetene for forlengelse helt til Fyresdal ble diskutert. På Rise stasjon hadde banen forbindelse med Grimstadbanen. Tømmer- og malmtransport var det viktigste formålet med disse banene, ved siden av passasjertrafikk. Både Treungenbanen og Grimstadbanen var smalsporet, men ble ombygget til normalspor fra 1935 og utover, etter at Sørlandsbanen nådde Nelaug.