线路沿线原先作为中山道的旁路(下仁田道)逐渐发展起来,随着1871年官设
富冈制丝厂的开设,引进近代化交通设施的机会逐渐出现,1873年乘合马车在本庄站~富冈站之间开业,但是由于经营不善一度被废止,随后重新开始富冈站~新町站的经营,但又出现了停业危机。1881年原计划引入木道马车也没有实现。
1884年随着日本铁道高崎线的开通,沿线再次开始交通改革。1895年根据有志之士的建议,为了促进妙义合荒船两山系之间的地域交通,并兼顾小坂铁矿和青仓石灰石矿的运输,“上野铁道株式会社”成立并获得从高崎经富冈至下仁田的铁路修建许可,1897年高崎站~下仁田站开业。
线路开业后利益增长,全线运行用时也在1922年下降至2小时10分。但是轻便铁道无法适应沿线需求,所以进行了1067mm改轨和1500V电气化,并计划沿千曲川延伸至
长野县中部地区,1921年会社更名为“上信电气铁道”,线路为了自给电力,在1922年获得了东京电灯室田发电所的土地建筑。线路改轨分为两个阶段,第一阶段为高崎站~上州富冈站区间,采用三轨条。第二区间改轨时利用第一区间拆下来的铁轨建设四轨条区间。
2001年9月10日,
台风丹娜丝造成上州福岛站~东富冈站间的镝川桥梁被毁,全线中断。9月13日,高崎站~上州福岛站再开。9月17日,下仁田站~东富冈站再开。11月4日,全线贯通。
1996年时刻表修改之前线路还运行有不停部分车站的急行班次,但是2020年开始全线均为单人运行的各站停车班次。早晚高峰时期每小时2~3班,除了清晨和深夜,线路每小时2班。除了全线运行的列车之外还有在工作日运行3班、休息日运行1班的高崎站~上州富冈站的区间班次。