Die Konzessionsgesellschaft Compagnie du chemin de fer grand central de France um den Herzog von Morny, Charles de Morny, erwirkte im Sommer 1853 die Genehmigung für den Bau dieser Bahnstrecke, die in drei Abschnitte aufgeteilt war. Der erste Abschnitt reichte bis zum Lot südlich von Figeac, wo bereits seit dem 17. Jahrhundert schleusengestützt Treidelschifffahrt – vor allem mit Kohle und Eisen – betrieben wurde. Mit dem Aufkommen der Eisenbahn ging die Schifffahrt dort deutlich zurück und kam später ganz zum Erliegen.
Bereits nach drei Jahren – noch vor Fertigstellung des ersten Teilabschnittes – mussten die Konzessionen an den Wettbewerber Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans (P.O.) verkauft werden, da man sich übernommen hatte. Die Gesellschaft wurde aufgelöst.[4] P.O. baute weiter und eröffnete den ersten Abschnitt bereits ein Jahr später, aber anders, als ursprünglich geplant (und wie auf der Karte von 1857 dargestellt): Von Gaillac aus wurde hinter Tessonnières nicht westlich in Richtung Albi trassiert, sondern nördlich nach Cordes und Lexos, um im Bahnhof Laguépie wieder auf die ursprüngliche Streckenplanung zu treffen.
Am 3. August 1985 ereignete sich auf der Strecke der Eisenbahnunfall von Flaujac, bei dem zwei Personenzüge frontal aufeinander stießen und eine hohe Anzahl von Todesopfern zu beklagen waren.
Ab Villefranche-de-Rouergue benutzt die Trasse das Aveyrontal südwärts, wobei in den engen Gorges de l`Aveyron bis Laguépie einige Kunstbauten zu errichten waren. Nun geht es kurz westwärts im Talboden bis Lexos, wo die Trasse südwärts in die Furche des Cérou eintaucht, um über eine kurze Berührung des Oberlaufs der Vère (Aveyron) mit dem Viaduc de Cahuzac nach zweimaliger Durchbohrung entsprechender Wasserscheiden in die weite Tarnniederung bei Gaillac westlich von Albi einzutreten. Nun geht es im flachen Terrain sehr geradlinig Richtung Südwesten, wobei der Fluss zwischen Lisle-sur-Tarn und Rabastens in die südliche Talhälfte hinein überbrückt wird. Ab Saint-Sulpice-la-Pointe wird parallel zur Autoroute A 68 dem trennenden Höhenzug zur Nauze zugestrebt, der bei Montastruc-la-Conseillère durchtunnelt wird. Schlussendlich wird nach neuerlichem Gegenanstieg zum nördlichen Talrücken der Garonneniederung (Kulminationspunkt bei Castelmaurou) und Querung des Hers-Mort Toulouse erreicht, wo in die Magistrale Bahnstrecke Bordeaux–Sète nördlich des Hauptbahnhofs Toulouse-Matabiau eingefädelt wird.
Fahrbetrieb
Auf der ganzen Strecke findet nach wie vor Personen- und Güterverkehr statt. Die Netto-Fahrzeit für Personenzüge beträgt etwa 3,5 Stunden. Der Umstieg erfolgt immer in Capdenac. Zurzeit (Winterfahrplan 2019/20) verkehren zwischen Brive-la-Gaillarde und Capdenac (und weiter nach Rodez) wochentags fünf, am Wochenende drei bis vier Zugpaare.[5] Zwischen Capenac und Toulouse sind es wochentags sechs und am Wochenende vier Fahrtenpaare, die südlich von Saint-Sulpice durch Überlagerung mit den Fahrten aus Castres um etwa ein Dutzend Zugpaare ergänzt werden.[6][7]
Der somit am dichtesten befahrene Abschnitt Saint-Sulpice–Matabiau wurde zwischen 2008 und 2013 zwischen Saint-Sulpice und dem nördlichen Ende des Tunnels Seilhan sowie vom Südende des Tunnels Campmas bis Toulouse-Raynal zweigleisig ausgebaut. Die Finanzierung von mehr als 200 Mio. Euro erfolgte über die Region Midi-Pyrénées, den Staat und die Europäische Union, Geschäftsbereich Eisenbahnbau.[8]