Jernbanen ble åpnet fram til Kragerø den 1. desember 1927, og ordinær trafikk til og fra Kragerø startet 2. desember 1927. En tid var banen endestasjon for Sørlandsbanen. Ettersom Sørlandsbanen på 1930-tallet ble forlenget mot Kristiansand, gikk Kragerøbanens betydning ned. Banen ble nedlagt for persontrafikk 1. januar 1989. Etterpå har det blitt kjørt noen tømmertog på strekningen. I 1989 ble hele banen nedlagt ved stortingsvedtak. Skinnegangen mellom Sannidal stasjon og Kragerø stasjon er fjernet, og erstattet med ny riksvei. På Kragerø stasjon har stasjonsbygget vært brukt til turistinformasjon, men i 2020 ble bygget kjøpt av Sparebankstiftelsen DNB for utvikling til andre formål. Stasjonsområdet er ellers bussknutepunkt i Kragerø.