甲州と駿河を結ぶ交易ルートである富士川水運のほかに、陸路を新しい交通機関の鉄道で結ぶという計画は、明治22年（1889年）の東海道線の全線開通（東京－神戸間）まで遡ります。
東海道線では富士地区唯一の駅として鈴川駅（現吉原駅）が開業しました。
地元企業などの呼びかけで、東海道線の開通に合わせ大宮町（現富士宮市）に新しい交通機関が必要であるとの声が上がり、その鈴川と大宮（現在の富士宮）の間で馬車を運営していた当時の富士鉄道を買収し富士馬車鉄道が興されました。
明治23年6月（1890年）、鈴川－吉原本町－入山瀬－源道寺－大宮を結ぶ12.4Kmが完成し蒸気鉄道として開業したのが歴史の始まりです。

明治42年（1909年）の東海道線加島駅（現富士駅）の開業にあわせ加島駅－長沢間に新たに路線が引かれました。輸送の拠点も鈴川から徐々に加島へシフトしていきました。
明治45年（1912年）富士馬車鉄道は富士身延鉄道に買収され本格的な鉄道会社としてのスタートを切ることとなりました。
富士身延鉄道とは明治44年（1911年）に大宮－甲府間を結ぶ軽便鉄道を敷設するために甲州や富士市の財界人が中心になって設立された会社でした。

大正2年7月（1913年）には富士駅－大宮駅間10.3Kmを一日７往復、所要時間約34分で営業を開始しました。車両は米国から中古で購入した蒸気機関車でした。

路線は順次延伸され、大正4年芝川、大正7年内船南部(現内船)、大正8年甲斐大島、そして大正9年5月18日（1920年）に大宮－身延間が、第1次世界大戦による資材不足などにより予定より3年遅れながらも完成しました。

昭和2年12月17日（1927年）身延－市川大門間が完成する頃、電化が決定し同年より全線に渡って電化の工事が開始されました。2フィート（609mm）だった軌間を国営鉄道の狭軌（1067mm）に合せて引き直す工事も行われました。
昭和3年3月30日（1928年）に市川大門－甲府間が完成し、同時に全線88.1Kmの電化路線の姿となりました。

しかし、経営的な赤字は続き、運賃は日本一高いものとなってしまい利用者の数も伸びませんでした。そうした中、沿線住民や企業から国営化促進の声が出され昭和13年（1938年）鉄道省が富士身延鉄道を借り上げることになりました。その後、昭和16年5月1日（1941年）正式に国鉄となり、同線の名称が『身延線』に改められました。

昭和62年4月1日（1987年）国鉄分割民営化により東海旅客鉄道（JR東海）となり名称も現在の『JR東海身延線』となりました。

平成20年3月30日、身延線は全通80周年を迎えます。

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