Le relief de la région nécessita la construction des viaducs pour permettre la réalisation de la ligne ferroviaire Bourbonnais.
De Paray-le-Monial à Givors-Canal, elle dessert les pays charolais et brionnais (sud de la Bourgogne), puis emprunte la vallée de l' Azergues (Rhône-Alpes) pour rejoindre Lozanne (avec jonction vers Lyon par Saint Germain au Mont d'Or). Sur ce tronçon, elle est surnommée « ligne de l'Azergues ».
Cette ligne était appelée Ligne du Bourbonnais, mais aussi ligne des messageries, car de nombreux trains de messageries pour Paris l'empruntaient.
Le nombre de voyageur, plus particulièrement sur la partie sud de la ligne, entre Tassin et Givors, reste modeste. Ainsi, dès le 1er janvier 1934, le service voyageur est supprimé entre Brignais et Givors. Le 1er janvier 1937, c'est au tour de la section entre Tassin et Brignais d'être fermé à la circulation des voyageurs.
Entre 2009 et 2012, la section entre Tassin et Brignais a été profondément modernisées dans le cadre du projet de tram-train de l'Ouest Lyonnais.