Banen var Norges første ordinære elektriske jernbane, bygget med énfase vekselstrøm (6600 V, 25 Hz). Den var den sjuende banestrekningen i Europa med énfase vekselstrøm, og er i dag den eldste som fremdeles er i drift, mens det senere har blitt det dominerende prinsippet for elektriske jernbaner. Ser en bort fra trikkene i Trondheim og Helsingfors, er Thamshavnbanen den eneste jernbanen i Norden som er bygget med 1000 mm sporvidde, også kalt «meterspor». Det er også den eneste jernbanen i verden med denne kombinasjonen av sporvidde og elektrisk utrustning. Banens bratteste stigning er på 44 ‰, som gjør den til Norges nest bratteste jernbanestrekning etter Flåmsbana. I tillegg har den siden Nesttun–Osbanen ble lagt ned i 1935 Norges minste kurveradius på en jernbane med 60 meter.