รถไฟฟ้าเคเซก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2452 และเริ่มเปิดให้บริการครั้งแรกในวันที่ 3 พฤศจิกายน พ.ศ. 2455 โดยให้บริการเส้นทางในบริเวณท้องถิ่นทางทิศตะวันออกของกรุงโตเกียว โดยเส้นทางรถไฟสายหลักสามารถเข้าถึงนาริตะในปี พ.ศ. 2473 และอุเอะโนะ ในปี พ.ศ. 2476

แรกเริ่มนั้นรถไฟฟ้าเคเซใช้รางแคบขนาดความกว้างราง 1.372 เมตร (4 ฟุต 6 นิ้ว ) ต่อมาในปี พ.ศ. 2502 ได้เปลี่ยนมาใช้รางมาตรฐานขนาด 1.435 เมตร หรือ 1,435 มม. (4 ฟุต 8 1/2 นิ้ว)

ในปี พ.ศ. 2516 เปิดให้บริการรถไฟฟ้าด่วนพิเศษ "สกายไลเนอร์" บริการสู่ท่าอากาศยานนาริตะในปี พ.ศ. 2521 เมื่อมีการสร้างสถานีรถไฟท่าอากาศยานครั้งแรก (ปัจจุบันคือสถานีฮิงาชิ-นาริตะ) และต่อมาในปี พ.ศ. 2534 ได้เปิดให้บริการสถานีรถไฟท่าอากาศยานแห่งใหม่ซึงสร้างอยู่ใต้ดิน ทำให้สามารถเชื่อมต่อเข้าสู่อาคารผู้โดยสาร 1 ได้สะดวกยิ่งขึ้น

ต่อมาในปี พ.ศ. 2553 รถไฟสายสกายไลเนอร์ได้เปลี่ยนไปใช้เส้นทางสายใหม่ "นาริตะสกายแอคเซส" ทำให้ลดเวลาเดินทางสู่ท่าอากาศยานนาริตะได้ถึง 15 นาที โดยใช้เวลาเดินทางทั้งสิ้น 36 นาที[1]