ทางรถไฟสายปากน้ำดำเนินการโดย กอมปานีรถไฟ หรือ บริษัทรถไฟปากน้ำทุนจำกัด[1] บริหารงานโดยพระยาชลยุทธโยธินทร์ (อองเดร ดู เปลซี เดอ ริเชอลิเออ) ชาวเดนมาร์ก[3] และพระนิเทศชลธี (แอลเฟรด ยอนลอบเตอด เยฟอานีเอช) ได้รับสัมปทานตั้งแต่วันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2429 เป็นเวลา 50 ปี สิ้นสุด พ.ศ. 2479 เริ่มดำเนินการก่อสร้างตั้งแต่ พ.ศ. 2434 [5] มีวิศวกรเดินรถชื่อ ที.เอ. ก็อตเช่ (Captain T.A. Gottsche) ชาวเดนมาร์ก ต่อมาได้รับราชทินนามเป็น ขุนบริพัตรโภคกิจ ต้นสกุล คเชศะนันทน์ ครั้งนั้นพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้เสด็จพระราชดำเนินไปทรงทำพิธีเริ่มการก่อสร้างเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2434[4]

เมื่อทางรถไฟสายปากน้ำแล้วเสร็จเปิดเดินขบวนรถครั้งแรกเมื่อวันที่ 11 เมษายน พ.ศ. 2436[3] (ร.ศ. 112) พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เสด็จพระราชดำเนินทรงประกอบพิธีเปิดบริการ และเสด็จขึ้นประทับโดยสารขบวนรถไฟพระที่นั่ง พร้อมด้วยพระบรมวงศานุวงศ์[6] ในพิธีเปิดการเดินรถครั้งนั้นพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวมีพระราชดำรัส ปรากฏความตอนหนึ่งว่า[7]

"...เรามีความยินดี ที่ได้รับน่าที่อันเปนที่พึงใจ คือจะได้เปนผู้เปิดรถไฟสายนี้ ซึ่งเปนที่ชอบใจแลปรารถนามาช้านานแล้วนั้นได้สำเร็จสมประสงค์ลงในครั้งนี้ เพราะเหตุว่า เปนรถไฟสายแรกที่จะได้เปิดในบ้านเมืองเรา แล้วยังจะมีสายอื่นต่อ ๆ ไปอีกเปนอันมากในเร็ว ๆ นี้ เราหวังใจว่าคงจะเปนการเจริญแก่ราชการ แลการค้าขายในบ้านเมืองเรายิ่งนัก..."

25 ธันวาคม พ.ศ. 2453 ในรัชกาลพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวได้พระราชทานอำนาจพิเศษแก่บริษัทรถไฟสายปากน้ำทุนจำกัด[8][9]

หลังสิ้นสุดสัมปทาน การรถไฟแห่งประเทศไทยได้ซื้อเส้นทางรถไฟสายดังกล่าวมาดำเนินกิจการระยะหนึ่ง[10] และท้ายที่สุดได้มีการยกเลิกทางรถไฟสายนี้ เมื่อวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2503 ในรัฐบาลจอมพลสฤษดิ์ ธนะรัชต์ มีคำสั่งให้รื้อทางรถไฟและถมคลองสร้างเป็นถนนพระราม 4 และถนนทางรถไฟสายเก่า[4]