Die ersten Teilabschnitte zwischen Palermo und Fiumetorto wurden durch die Gesellschaft „Società Vittorio Emanuele“[3] erbaut, die bereits für den Bau mehrerer Bahnstrecken in Süditalien verantwortlich zeichnete. Der Bauabschnitt zwischen Palermo und Bagheria ist gleichzeitig der älteste Bahnstrecke Siziliens.
Der Bau der Strecke ins Landesinnere erfolgte vorrangig, um den Abtransport von Schwefel aus den großen Bergwerken bei Lercara in die Seehäfen zu verbessern. Der Lückenschluss erfolgte 1876, nun war auch Porto Empedocle direkt von Palermo aus erreichbar.
1933 erfolgten bei Agrigent ein umfangreicher Umbau: Vom heutigen Bahnhof Agrigento Bassa wurde der neue und näher am Stadtzentrum gelegene Bahnhof Agrigento Centrale errichtet und mit einer Stichstrecke angeschlossen. Gleichzeitig wurde zwischen Agrigento Bassa und Porto Empodocle ein Dreischienengleis eingebaut. Der Personenverkehr ab Agrigento Bassa erfolgte seitdem nur noch durch Schmalspurzüge, die ab Porto Empedocle weiter nach Castelvetrano verkehrten.
Der Personenverkehr zwischen Agrigento Bassa und Porto Empedocle wurde deshalb 1977 aufgegeben, als der Betrieb der Schmalspurstrecke eingestellt wurde und die dritte Schiene ausgebaut.
Die gesamte Strecke wurde in den 1980er-Jahren elektrifiziert.
Im Dezember 2017 wurde die Variante di Lercara eröffnet. Zwischen Castronovo di Sicilia und Roccapalumba-Alia wurde die alte Trasse stillgelegt und durch einen Neubauabschnitt ersetzt. Kernstück ist der neue 2.800 Meter lange Lercara-Tunnel. Die Neubaustrecke mündet vor dem im Bau befindlichen TrennungsbahnhofLercara Diramazione in die Bahnstrecke Caltanissetta Xirbi–Roccapalumba-Alia ein.[4]
Abschnitt Agrigento Bassa–Porto Empedocle
2014 nahm die Fondazione FS Italiane, die sich um historisch interessante Bahnstrecken und den historischen Fahrzeugbestand der FS kümmert, im Rahmen ihres Programms Binari senza tempo im Abschnitt zwischen Agrigento Bassa und Porto Empedocle den Betrieb mit Museums- und Touristikzügen auf.[5] Im März 2016 wurde hier der Haltepunkt Empedocle Succursale wiedereröffnet.[6] 2017 wurde der Abschnitt Agrigento Bassa–Porto Empedocle aufgrund des Gesetzes Nr. 128 vom 9. August 2017 zusammen mit einer Reihe anderer Strecken als aus touristischen Gründen erhaltenswert eingestuft.[7]