Die Strecke wurde in einem Zeitraum von über 60 Jahren von diversen Bahngesellschaften erweitert, die teilweise auch Zweigstrecken betrieben, die heute stillgelegt sind.[1][2] Das erste heute von Zügen der West Highland Line genutzte Teilstück wurde 1842 im Großraum Glasgow als Teilstück einer Verbindung nach Edinburgh gelegt. 1858 eröffnete die Glasgow, Dumbarton and Helensburgh Railway die Strecke der heutigen North Clyde Line bis Helensburgh entlang des Nordufers des River Clyde.[3] 1862 ging die Gesellschaft in der Edinburgh and Glasgow Railway auf, die wiederum 1865 von der North British Railway (NBR) übernommen wurde.

1882 beantragte die Glasgow and North Western Railway mit Unterstützung der NBR im Unterhaus den Bau einer Bahnstrecke von Glasgow über Fort William und entlang des Great Glen nach Inverness. Die Highland Railway sah darin eine Gefahr für die von ihr betriebene Highland Main Line und bekämpfte den Antrag vehement, ebenso die Caledonian Railway (die die seit 1880 bis Oban reichende Strecke der Callander and Oban Railway betrieb[4]) und die den Schiffsverkehr entlang der schottischen Westküste betreibende Reederei David MacBrayne. Das Unterhaus lehnte den Antrag ab.[5]

Eine von der West Highland Railway beantragte abgespeckte Variante, die lediglich eine Strecke zwischen dem Nordufer des Clyde und Fort William vorsah, erhielt im Sommer 1889 den zustimmenden Unterhausbeschluss und am 12. August 1889 den Royal Assent. Der Bau der Strecke begann mit dem ersten Spatenstich am 23. Oktober 1889 in der Nähe von Fort William. 1891 wurde der Bau kurzzeitig unterbrochen werden, als der beauftragte Bauunternehmer wegen der schwierigen Bedingungen des Streckenbaus über das unwegsame Rannoch Moor Nachforderungen stellte. 1893 kam es erneut zu einer finanziellen Krise der Gesellschaft. Einer der Direktoren löste sie durch Zuschüsse aus seinem persönlichen Vermögen.[6] Die Strecke zwischen Craigendoran, dem Abzweig von der North Clyde Line, und Fort William ging am 7. August in Betrieb und wurde vier Tage später feierlich eröffnet. Der Bau kostete rund 1,1 Mio. Pfund Sterling (rund 122 Mio. Pfund Stand 2017).[7]

Bereits 1890 genehmigte das Unterhaus eine erste Erweiterung um eine kurze Stichstrecke von Fort William nach Banavie am Caledonian Canal. Diese wurde am 1. Juni 1895 eröffnet. 1894 erhielt auch die Erweiterung der Strecke bis nach Mallaig den Royal Assent. Die West Highland Railway hoffte, damit vor allem für den Transport von Fischen bessere Bedingungen bieten zu können, weil Fort William aufgrund seiner Lage am Ende von Loch Linnhe dafür keine guten Bedingungen bot. Diese Strecke wurde 1897 bis 1901 gebaut (Preis über 500.000 Pfund), war mit dem Glenfinnan Viaduct und mehreren Tunnels baulich deutlich aufwändiger und ging am 1. April 1901 in Betrieb.[7]

Während des Zweiten Weltkrieges entstanden noch einige Zweigstrecken zu Militärbasen, die nach Kriegsende wieder abgebaut wurden. In den 1960er Jahren war die Bahnstrecke zwischen Craigendoran und Mallaig im Report The Reshaping of British Railways des damaligen BR-Chairmans Richard Beeching zwar nicht zur Einstellung vorgesehen, es sollten jedoch die meisten Zwischenbahnhöfe zwischen Fort William und Mallaig geschlossen werden, was aber letztlich nicht umgesetzt wurde. Der sogenannten Beeching-Axt fiel 1965 jedoch der Abschnitt der Callander and Oban Railway zwischen Callander und Crianlarich zum Opfer, ein Jahr später die letzte Zweigstrecke zwischen Connel und Ballachulish. Die Züge zwischen Glasgow und Oban verkehren seitdem über die North Clyde Line und die bereits 1897 erbaute Verbindungskurve zwischen den beiden Bahnhöfen der West Highland Line und der Callander and Oban Line in Crianlarich.[4]

In den 1960er Jahren stellte British Railways den Betrieb von der bisherigen Dampftraktion auf Diesellokomotiven und Triebwagen um. Seit 1984 bot British Rail im Sommer wieder dampfbespannte Züge zwischen Fort William und Mallaig unter dem Namen West Highlander an. Sie werden seit der Privatisierung von British Rail als The Jacobite von der West Coast Railway Company betrieben.[7]