Pohľad na trať priemyselnej železničky Podbrezová – Hornec v roku 1902, v pozadí obec Valaská

Samotnej Čiernohronskej železnici predchádzala priemyselná železnica v areáli železiarní v Podbrezovej. Časopis Osterreichische Zeitschrift für Berg und Hütten už v roku 1853 uvádza, že výrobné dielne železiarní boli poprepájané koľajami, pričom vagóny boli ťahané koňmi. Po vytvorení Hroneckého priemyselného komplexu prestala konská trakcia postačovať a v roku 1878 sa začalo s budovaním spojenia železiarní v Podbrezovej so zlievarňami v Hronci železnicou s rozchodom 750 mm. Trať v Podbrezovej prekračovala Hron a po jeho ľavom brehu viedla k Chvatimechu. Skalný ostroh pri dnešnej zastávke Chvatimech prechádzala takmer 100 metrov dlhým tunelom, z oboch strán uzatvárateľným drevenými vrátami (s výnimkou neskoršieho tunela na vlečke TEŽ vo Vyšných Hágoch z roku 1935 šlo pravdepodobne o jediný tunel na úzkorozchodných železniciach na území dnešného Slovenska). Za Chvatimechom trať pokračovala pozdĺž Čierneho Hrona až do starého závodu v Hronci. Riadna prevádzka na úseku začala 25. októbra 1879 a 25. novembra bola zaznamenaná aj prvá preprava osôb. Náklady na stavbu boli 60 tisíc zlatých a tri lokomotívy dodali strojárne Karl Kachelmann & Sohn v dnešných Vyhniach pri Banskej Štiavnici. Kachelmannova strojáreň ani samotné železiarne v Podbrezovej v tom čase ešte nemali napojenie na uhorskú železničnú sieť (MÁV), lokomotívy boli preto do Podbrezovej privezené volskými poťahmi.[1][2]

Plánovanie trasy lesnej železnice sa začalo v roku 1898 po vydaní nariadenia vtedajšieho ministra poľnohospodárstva.[3] Rozpracovaných bolo celkovo 8 variantov vedenia trate, vrátane rôznych pripojení na železnice MÁV. V jednom z variantov sa uvažovalo aj o vybudovaní normálnorozchodnej trate až do Čierneho Balogu, pre výšku nákladov však variant nebol realizovaný. Nakoniec bolo rozhodnuté ponechať ako pripojovaciu stanicu Podbrezovú, v úseku Hronec – Podbrezová využiť už existujúcu závodnú trať železiarní a až v Hronci na ňu napojiť vlastnú lesnú železnicu do Čierneho Balogu. Rozdielu rozchodov oboch tratí (závodná 750 mm, lesná 760 mm) nebola pravdepodobne prikladaná dôležitosť, rozchod bol neskôr postupne zjednotený na 760 mm.[1]

Stavba prvého úseku Hronec – Čierny Balog úseku začala v roku 1908. Úsek je dodnes zachovaný. Už o rok neskôr, 8. januára 1909 začala na trati pravidelná prevádzka[3] medzi pílami v Čiernom Balogu a Hronci. Sieť sa postupne rozširovala, bolo možné zvážať drevo priamo z lesov. Na výstavbe tratí pracovali miestni obyvatelia, počas prvej svetovej vojny ruskí zajatci.

Prvý oficiálny názov železnice bol po maďarsky Fekete Garamvölgyi Vasút („Železnica v údolí Čierneho Hrona“). Na niektorých miestach pri trati ešte dodnes vidieť hektometrovníky s pôvodným označením F.G.V. Dňa 19. júla 1927 bola na trati Čierny Balog – Hronec povolená obmedzená osobná doprava. Najdlhšia odbočka pozdĺž Kamenistého potoka do obce Sihla (890 m n. m.) bola dlhá 23,5 km a sieť v tomto údolí mala 40 km. Zachoval sa z nej okrem zvyškov násypu aj mohutný oceľový most cez údolie Čierneho Hronu.

V šesťdesiatych rokoch 20. storočia bola premávka obmedzovaná, cestná doprava prebrala úlohy železnice. Premávka bola rozhodnutím vlády SSR definitívne zastavená k 31. decembru 1982 a všetko zariadenie bolo určené na zošrotovanie.[3]