Anlægget af banen havde hjemmel i lov af 24. april 1903. Eneretsbevilling blev udfærdiget 14. november 1903. Banen blev anlagt af Sydfyenske Jernbaner (SFJ), som også forpagtede og drev den. Banen blev hurtigt tabgivende, og SFJ forsøgte allerede i 1933 at få den nedlagt, men den overlevede Besættelsen, hvor der blev god brug for alle jernbaner. SFJ blev overtaget af DSB 1. april 1949. I modsætning til SFJ's andre baner, der dermed blev statsbaner, forblev ONFJ ejet af et privat selskab, som også de lokale kommuner var med i. DSB forpagtede banen i 5 år med tilskud til vedligeholdelse fra ejerne, men da kommunerne ikke ville betale ud over de 5 år, blev banen nedlagt.
Stationsbygningerne blev tegnet af arkitekt Emanuel Monberg. Bygningen i Fangel er nedrevet med henblik på genopførelse i Den Fynske Landsby. Bygningen i Nørre Broby er nedrevet omkring 1983.
Odense (gl.) Banegård: Østre Stationsvej
Odense Sydbanegård: Vestre Stationsvej 5
Fruens Bøge: Fruens Bøge Skov 4
Dalum: Hjallesegade 2
Sankt Klemens: Svenstrupvej 29B
Bellinge: Kratholmvej 25
Nørre Søby: Radbyvej 21
Allested: Banevænget 10
Ståby: Kærhaven 10
Brobyværk: Kastanievej 8
Erenbjerg: Assensvej 23
Trunderup: Trunderupvej 40
Jordløse: Stationsvej 17
Håstrup: Banevej 8
Stensgård: Assensvej 371
Millinge: Stålbjergvænget 1
Faaborg Banegård: Banegårdspladsen 2
4 km af banens tracé er bevaret og tilgængeligt. Syd for Fruens Bøge Station ligger skinnerne stadig på 500 m af hovedsporet som forbindelse til Dalum Papirfabriks sidespor.[2]
Brobybanens tilgroede afgrening ved Fruens Bøge Station
Sidespor til Dalum Papir efter broen over Odense Å
Fra skovvejen i Dyrehave mod nordvest
Nordøst for Ståby Station
Gennem Håstrup Skovhaver nord for Øhavsstien
Dæmning mod sydøst fra vejen Kukkenbjerg syd for Svanninge