Opprettet mellom 1858 og 1862 ved sammenslåingen av de tidligere Paris-Lyon og Lyon-Méditerranée-selskapene. Senere inngikk også en rekke andre mindre selskaper. PLM opererte hovedsakelig i sørøstlige Frankrike, med en hovedlinje som knyttet Paris til Côte d'Azur via Dijon, Lyon og Marseille. Selskapet hadde også jernbanedrift i Algerie.