Severočeská železniční trať z Mostu přes Dubí do Moldavy v Krušných horách s napojením do sousedního Saska byla postavena ve druhé polovině 19. století. Její stavba byla vynucena stále se zvyšující potřebou spojení mezi severočeskou hnědouhelnou pánví v oblasti měst Duchcova a Mostu s Prahou, středočeským krajem a hlavně se sousedním Saskem, kde se nacházela vhodná odbytiště uhlí.

Dne 25. února 1871 vzniká po schválení ministerstvem vnitra C. a K. privilegovaná společnost Pražsko-duchcovské dráhy, 6. dubna téhož roku bylo na ustavujícím generálním shromáždění rozhodnuto o přidělení jednotlivých stavebních úseků. Stavba jednotlivých úseků začala v dubnu 1871.

Postupnému rozvoji nákladní dopravy napomohla výstavba řady vleček do průmyslových závodů nebo dolů. Úsilí o postavení plánované trati z Mostu přes Krušné hory do Saska však naráželo na nedostatek finančních prostředků. Do května 1877 byly dány do provozu pouze úseky z Mostu přes Osek město do Hrobu. Postavení zbývajícího úseku z Hrobu přes Dubí do Moldavy s napojením na saskou železniční síť bylo spojeno s řadou problémů, především finančních. Dne 6. prosince 1884 byl konečně předán do pravidelného provozu úsek Osek město - Moldava v Krušných horách, v roce 1885 bylo v provozu i napojení do Saska. Ladné pilíře zdejších mostů a viaduktů projektoval Jan Bydžovský, jehož specializací se vedle stavby železničních tratí stalo zakládání mostních konstrukcí.

Zestátnění společnosti Pražsko-duchcovské dráhy nepokračovalo plynule a došlo k němu až 1. ledna 1892, kdy provoz převzal rakouský stát. Po krátké epizodě, kdy trať spravovalo ředitelství drah provincie Deutschböhmen, došlo v prosinci 1918 k převzetí provozu nově vzniklými Československými státními dráhami.

Pro trať byla koncem 19. století vyvinuta parní lokomotiva řady 180 K.k.St.B., která zde po rekonstrukci na řadu 524.2 ČSD přetrvala až do ukončení pravidelného parního provozu v roce 1967. Zajímavostí byl také provoz přímých vlaků Praha - Moldava. Ve strážním domku č. 118 poblíž osady Domaslavice se dne 16. srpna 1885 narodila pozdější manželka Presidenta Budovatele Dr. Edvarda Beneše paní Hana Benešová. Těsně před vypuknutím druhé světové války působil ve stanici Moldava jako výpravčí pozdější spisovatel Adolf Branald, který svoje zdejší působení zachytil v díle "Valčík z Lohengrina".

Po druhé světové válce přišla trať o hraniční přechod, který bohužel citelně chybí dodnes. Poškozeny byly také mosty. Stržený most mezi Mikulovem a Novým Městem bránil obnovení provozu do Moldavy a po velkém úsilí byl opraven v říjnu 1946. Na německém území byla trať provozována do února 1972 do Hermsdorf-Rehefeldu, poté jen do Holzhau. V období let 1952 - 1962 sloužila jako přísunová cesta při stavbě Flájské přehrady na pitnou vodu. Od šedesátých let se datuje zřetelný nárůst rekreační dopravy, která se z důvodu horského terénu a rozmarů krušnohorské přírody nedá uspokojivě kapacitně a ekologicky zvládnout jiným způsobem, než právě po železnici. V roce 1993 převzaly České dráhy.

Černým rokem pro trať byl zcela jednoznačně rok 1996. Předchozí období, během kterého se na trati neprováděly nutné udržovací a opravné práce, vyvrcholilo kritickou situací v úsecích Lom u Mostu zastávka - Hrob a Dubí - Moldava. Počínaje 1. březnem 1996 došlo ke snížení nápravového tlaku na 14 tun, čímž měl být znemožněn silný rekreační provoz a tím snáze se nechal provoz prohlásit za neefiktivní. Podle představ vedení Českých drah se mělo neprováděním údržby a oprav ušetřit, avšak opak byl pravdou. Ve středu 28. srpna 1996 projel po trati měřící vůz, který pod zatížením kontroluje všechny tratě Českých drah. Výsledkem bylo zjištění 21 hrubých závad, a tak byl ještě téhož dne s okamžitou platností přerušen provoz. Za této situace proběhlo 11. září 1996 jednání mezi zástupci Českých drah, Okresních úřadů v Mostě a Teplicích a Severočeského sdružení měst a obcí o znovuzprovoznění trati. Zástupci obcí a obou okresních úřadů se proto sešli 13. září 1996 na jednání v Hrobu, kde všichni zúčastnění vyjádřili vůli zabezpečit potřebné finanční prostředky, České dráhy výše uvedenou snahu akceptovaly 25. září 1996, když již 11. září 1996 byl dán SDC v Mostě souhlas k zahájení opravných prací. Uvažované uzavření moldavské trati vyvolalo vlnu nevole, která vyústila v petiční akci představitelům ministerstva dopravy, Českých drah a Poslanecké sněmovně České republiky. V dalších letech 1997 a 1998 České dráhy opravily viadukty, postupnými kroky došlo na řadě míst ke zlepšení stavu kolejí. Z hlediska hospodárnosti a využití vynaložených prostředků je proto zapotřebí v těchto opravách nadále pokračovat a umožnit tak provoz této důležité trati i nadále.

Od července 1998 je úsek Louka u Litvínova - Moldava v Krušných horách kulturní památkou České republiky.