La ferrovia venne inaugurata in due spezzoni, il primo dei quali fu il collegamento tra Vibo Marina e Vibo Valentia Città il 2 luglio 1917. Il 4 ottobre 1923 si attuò il congiungimento con Mileto. Nello stesso anno, il 15 dicembre venne aperta la tratta Soverato-Chiaravalle costruita con lo scopo di congiungersi a Mileto realizzando, nell'ambito del mastodontico progetto della Mediterranea Calabro Lucane, il collegamento dei due mari Tirreno e Jonio. La linea, da Mileto, si sarebbe congiunta con un'ulteriore tratta a Rosarno che avrebbe avuto un allaccio a Cinquefrondi e da qui a Mammola per raggiungere la costa a Marina di Gioiosa[1]. Il programma tuttavia venne ridimensionato già a metà degli anni trenta e alla fine interrotto condannando le tratte realizzate, rimaste monche, ad un inaridimento precoce. Il 17 novembre del 1951, tra Vibo Marina e Pizzo, avvenne un grave incidente a causa del crollo di un ponte in cui fu coinvolta la Emmina M1-36 mentre vi transitava sopra. Il grave bilancio fu di 11 morti e 40 feriti. A causa di ciò il servizio ferroviario venne sospeso sul tratto relativo e sostituito da autobus[2]. Il ponte non venne più ricostruito e si mantenne la circolazione dei treni solo tra Pizzo e Mileto. La ferrovia venne definitivamente soppressa nel 1966.
La tratta ferroviaria era lunga 27,88 km a semplice binario. Il tracciato era tortuoso e nel primo tratto, fino a Vibo Valentia, in forte ascesa. L'esercizio venne attivato con trazione a vapore mentre dopo il periodo bellico con automotrici unidirezionali a due assi (Emmina).
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