La linea è stata la prima ferrovia dell'Austria occidentale; venne inaugurata il 24 novembre 1858. L'imperatore Francesco Giuseppe aveva concesso il "privilegio" per la sua costruzione nel 1853 alla società Tiroler Staatsbahn, riconoscendone il carattere di fondamentale importanza, soprattutto militare, per le comunicazioni con il Regno Lombardo-Veneto. L'inizio venne stabilito a Kufstein, alla frontiera nord come continuazione della ferrovia Rosenheim-Kufstein e il suo tracciato lungo 74,9km, venne allocato lungo la vallata del fiume Inn fino alla stazione di Innsbruck. La direttrice venne completata con la ferrovia del Brennero per congiungere Innsbruck a Verona ma questa tuttavia tardò per vari motivi ad essere ultimata entro i tempi previsti. Nel 1994, fu aperto al traffico un raccordo che permette ai treni merci di by-passare la stazione di Innsbruck immettendosi direttamente sulla linea per Verona.
Allo scopo di incrementare la capacità e in preparazione al completamento della galleria di base del Brennero, i cui lavori sono iniziati nel 2007, nel dicembre 2012 è stata aperta al traffico ferroviario una variante ad alta velocità tra i punti di interconnessione di Radfeld, a ovest della stazione di Wörgl, e Fritzens-Wattens, che si trova nel punto in cui si dirama il raccordo merci aperto nel 1994. A Stans, una località ad ovest della stazione di Jenbach, è presente un'interconnessione intermedia. Attualmente, sono in progetto altre due varianti: la prima partirà dall'interconnessione di Radfeld e arriverà presso quella di Schaftenau, una cittadina alle porte di Kufstein, mentre la seconda partirà da Schaftenau e arriverà sulla ferrovia Rosenheim-Kufstein presso la cittadina di Niederaudorf, by-passando così la stazione di Kufstein[1]. La maggior parte del nuovo tracciato si svolge in tunnel, anche in merito al rispetto ecologico della vallata dell'Inn. Il tracciato è progettato per un traffico misto fino a 250km/h ed è prevista l'installazione dell'ETCS di 2º Livello.