Bakgrunnen for byggingen av banen var transportbehov til Noreverkene. Opprinnelig var det tenkt at banen skulle bli en del av Bergensbanen. Det gikk damplokomotiv på Numedalsbanen fram til 1970. Siden har det gått dieseldrevne tog på banen. Etter at persontrafikken ble nedlagt ble det av og til kjørt dampdrevne veterantog på banen.