Der Abschnitt Leipzig-Plagwitz–Lützen wurde am 1. September 1897 durch die Preußisch-Hessische Staatsbahn eröffnet. Der restliche Streckenabschnitt nach Pörsten, der auch den Anschluss an die zur gleichen Zeit erbauten Strecke Großkorbetha-Zeitz herstellte, wurde 1898 eröffnet.
Das Verkehrsaufkommen bestand im Güterverkehr hauptsächlich aus Kohle, Agrarprodukten und Düngemitteln. 1965 wurde der Bahnhof Lützen als Wagenladungsknoten eingerichtet. Damit entfiel der Güterverkehr in Lausen, Schkölen-Räpitz, Meuchen und Pörsten. Im Reiseverkehr verkehrten 1923 fünf Zugpaare, davon eins nur werktags. Hinzu kam ein Zug Lausen–Pörsten im Berufsverkehr. 1944 fuhren täglich sechs Zugpaare, davon an Werktagen zwei und Sonntags eins nur auf besondere Anordnung. Einige Züge liefen von Markranstädt her über Lausen bis Leipzig-Plagwitz durch. In den 1980er Jahren verkehrten montags bis freitags je neun Personenzugpaare, einer davon als Leerzug, sonnabends sechs und sonntags fünf Zugpaare.
Reisezug auf dem Rippachtalviadukt (Mai 1998)
Bis 1966 gab es pro Tag zwei Nahgüterzugpaare, zeitweise auch drei, wovon eins von Pörsten bis Lützen, die anderen beiden von Leipzig-Plagwitz bis Lützen liefen. Danach fuhr nur noch ein morgendliches Nahgüterzugpaar von Leipzig-Plagwitz nach Lützen, das früher täglich und ab Sommer 1980 sonntags bis freitags verkehrte.
Ab 1969 wurde die Strecke unter der Kursbuchnummer 512 in den Fahrplänen geführt. Im Volksmund der Leipziger und der an der Bahnstrecke lebenden Einwohner wurde der Zug auch als „Lausen-Lützen-London-Express“ bezeichnet. Zum Fahrplanwechsel am 14. Mai 1998 wurde der Reisezugverkehr eingestellt. Die letzte Fahrt fand am 23. Mai 1998 statt.
Auf Antrag der DB Netz AG genehmigte das Eisenbahn-Bundesamt die Stilllegung der Strecke am 23. Juni 1999, am 31. August 1999 wurde die Stilllegung der Strecke von der DB Netz AG vollzogen.
Nach der gesetzlichen Wartefrist wurde die Strecke im Jahre 2005 demontiert.
Jetzt verläuft der asphaltierte Elster-Saale-Radweg auf dem ehemaligen Bahndamm bis zum Ortsanfang von Lützen.
Hier ist eine schöne Stelle um eine Pause einzulegen, mit Sitzgelegenheit.