綦江铁路修建始于抗日战争时期，是四川省第一条准轨铁路，当时仅是轻便铁路，主要为解决土台、南桐至大渡口的矿石、焦煤运输。也就是现在的三万铁路支线（三江站--万盛站）和小赶铁路支线（小鱼沱站--赶水站）以及现川黔铁路的赶水站向北至长江边猫儿沱附近的一段线路。

1940年，国民政府决定修筑綦江铁路，并于同年6月成立交通部綦江铁路工程处，内部机构设总务课、工务课、运输课、会计课、材料课、工务总段、人事室，主要职能是负责綦江三溪场至江津猫儿沱铁路的勘测、修筑、设备安装及附属建筑事项。1945年10月，交通部撤销綦江铁路工程处。1945年12月，该处由钢铁迁建委员会接管，成立綦江铁路局。1948年，从江津境内猫儿沱经五岔到綦江县城对岸石佛岗的綦江铁路建成通车，全长67公里。但是綦江站至石门坎站等路段，由于国民政府忙于内战，一直未修。

1949年11月30日，重庆解放。为了完成进军西藏和消灭西南各省蒋匪残余军事力量、土豪劣绅武装这两项主要任务，建设新重庆就成为迫在眉睫的头等大事。当时，綦江铁矿和南桐煤炭需要用木船经綦江运到大渡口钢铁厂，这样的运输方式显然不能满足钢铁厂发展的需要。因此，西南军政委员会作出了一个重要决定——把各厂工人组织起来，把军队调动起来，修筑綦江铁路，把铁矿、煤矿和钢铁厂连接起来。1950年元月，中国人民解放军对綦江铁路局实行军管，改名为西南工业部綦江铁路局。就这样，1950年2月，为建设新重庆探路的綦江铁路修建就大张旗鼓地开工了。

1950年2月7日，西南军政委员会召开重庆市第一届军工代表大会。1953年1月1日，西南铁路工程局重庆管理分局改组为重庆铁路局，直接由铁道部领导；5月13日，綦江铁路局并入重庆铁路局；8月1日，重庆铁路局改组为重庆铁路管理局。宝成铁路建成通车前夕，1957年5月25日成都铁路管理局成立，撤销重庆铁路管理局，重庆铁路管理局并入成都铁路管理局。 时任西南工业部副部长的万里作了抢修綦江铁路的动员报告，随后抢修綦江铁路的大决战开始了。当时21厂(即今重庆长安集团前身)有1200多名职工参加抢修綦江铁路工作。工厂组成筑路大队，下设8个中队，35个分队，负责修筑綦江双龙桥至桥坝河一段的铁路路基，全长8公里，有12万立方米土石方工程。有的工人在抢修綦江铁路工程中献出了宝贵的生命，但没有一个工人离队，工厂还提前4天完成全部工程。綦江铁路三赶三温段竣工后，西南军政委员会特别制作了一枚纪念章，颁发给参加修筑铁路的工厂筑路队员和部队官兵。修筑綦江铁路三赶三江段胜利完工纪念章，铜质，直径3.1厘米，中间绘有奔驰的列车，背景为钢铁厂及冒出浓烟的烟囱，外圈为象征工人农民的齿轮和稻穗，其设计寓意綦江铁路的修筑是为了突破江河运输铁矿和燃料的桎梏，给大渡口钢铁厂提供充足的原材料。纪念章下方铸有“修筑綦江铁路三赶三温段胜利完工纪念”(三江--赶水、三江--温塘)，背面铸有“綦江铁路筑路委员会赠”，以及完工时间“1952.6”。

到1960年止陆续新建了綦江站至三江站、三江站至赶水站、赶水站至石门坎站等线。1965年，从小南海站到贵阳站的川黔铁路贯通这些线路并建成通车，全长480KM，綦江县境内长75KM。此外，川黔铁路线最大的支线——三万铁路支线（36KM），赶水站至小鱼沱站段（14.42KM），赶水站至白岩站段（23.5KM）也分别在1953年、1959年和1982年建成运营。

川黔铁路在綦江区境内有11个车站。三万南铁路支线在綦江区境内有3个车站，在万盛区境内有5个车站。1990年12月17日赶水站至南宫山站实现了电气化，并开通运营。1991年12月28日川黔铁路全线电气化。2010年12月22日，三万南铁路支线扩能改造工程正式开工并与即将竣工通车的南（川）涪（陵）铁路线连接（保留电气化改造条件）。