Nagy változást hozott a vasútépítések terén az az 1880-as törvény, amely megengedte, hogy a fővonalaktól nem érintett területeken a vasúti fővonalaknál szerényebb műszaki követelményekkel, így jóval olcsóbban helyiérdekű vasutak épüljenek. Ez nemcsak a vidéki vasúti mellékvonalak gyors megjelenését eredményezte, hanem minőségi változást hozott a budapesti agglomeráció közlekedésébe is. 

Budapestet az 1873-as egyesítés után dinamikus fejlődés jellemezte, és ennek eredményeként egyre többen költöztek ki a belső kerületekből távolabbi településekre, ahol olcsóbbak voltak a telkek. 

Ennek eredményeképp 1887–88-ban Budapest környezetében is megjelentek a helyiérdekű vasutak. 1887-ben a Budapesti Közúti Vaspálya Társaság építette meg a Közvágóhíd–Soroksár, 1888 júliusában a Keleti pályaudvar és Cinkota közötti vonalat, valamint a szentendrei HÉV-et is. Az utóbbi vasútról már 1885-ben döntött a Közmunka- és Közlekedési Minisztérium, az engedélyt 1887-ben adták ki a kezdetben egyvágányú és természetesen gőzvontatású vasútnak. 

A Margit hídi végállomás 1962-ben (Fotó: Fortepan)

A tervek szerint a vonatok az óbudai Fő tértől indultak volna Szentendrére, sőt volt olyan elképzelés, hogy a már meglévő lóvasúti vágányokon egészen a Lánchídig közlekedjen a vasút, de ahogy ezt a Pesti Hírlap 1888 január 24-i számában olvassuk, elvetették: 

„A budapest-szentendrei helyi érdekű vasút vonatait a budapesti közúti vaspálya társaság a lóvasúti sineken a lánchídfőig és a nagykörút torkolatáig akarná járatni. A társaság erre vonatkozó kérvényére a mérnöki hivatal a tanácsnak ma mutatta be véleményét. Javaslata az: hogy a társaságot eme kérvényével utasítsák el, mert a Lajos utca több helyen oly szűk, hogy már a lóvasúti üzemre is csak aggályokkal lehetett megadni az engedélyt, s az utca szűk volta miatt több helyen nagy kitérőket kellett létesíteni, gőzvasuti üzemre pedig ez ut teljesen alkalmatlan.”

A mérnöki hivatal azt javasolta, hogy a kocsikat egy ponton túl ne gőzmozdony, hanem lovak húzzák. Azonban ez a javaslat nem ment át a gyakorlatba, éppen ezért a végállomást akkor a Filatorigátnál építették meg, ami nem azonos a mostani Filatorigát megállóval, azt ugyanis áthelyezték. A teljes vonalat 1888. augusztus 17-én vehették birtokba az utazók. A vasút jelentőségéről így írt a Gazdasági Mérnök című lap:  

„A budapest-szentendrei vasút megnyitása.

Magyarországnak, az utóbbi években rohamosan szaporodott helyi érdekű vasutai között, úgy technikailag, mint az üzem berendezése és különösen az építési tőkének miként való beszerzése szempontjából a budapesti helyi érdekű vasutak speczialitást képeznek és igy megérdemlik, hogy bővebben foglalkozzunk velők. Azok között a helyi érdekű vasutak között, a melyek, az utóbbi időben a főváros területén épültek, jelentőségénél fogva az első helyet a budapest-szentendrei vasút foglalja el, melynek f. hó 16-án tartották meg a mütanrendőri bejárását. A vasútnak iránya és az általa átszelt vidék állapítják meg a vasút jellegét olyképen, hogy ez nem csak a kirándulási forgalom közvetítésére lesz hivatva, hanem mint kereskedelmi és ipari érdekek kielégítésére szolgáló forgalmi eszköz is lényeges feladatot fog teljesíteni. A főváros specziális szempontjából nem csekély fontossággal lesz az, hegy az e vasút által átszelt vidék gazdag kőbányái a fővárosi építkezésekhez immár jó és olcsó anyagot fognak szolgáltatni.  Az uj vasút az úgynevezett összekötő vonallal, vagyis azzal a résszel együtt, mely a viczinális vasutat a közúti vasút hálózatával hozza szerves kapcsolatba, összesen 18 kilométer.”

A cikkben említett vasúti kapcsolat azt jelentette, hogy a HÉV-vonal akkor összeköttetésben állt a vasúti pályával azért, hogy a budapesti körvasutat és a helyiérdekű vasutakat összekapcsolják. A Déli Vasút pályaudvarától a Császárfürdő felé épültek meg a vágányok, amelyek 1892-ben érték el a HÉV filatorigáti állomását. Az új vágánykapcsolatot kihasználva egy rövid összekötő vágány megépülte után, amely a jobb parti körvasutat és a HÉV-vonalat összekötötte, 1895-től a szerelvények már a Pállfy, ma Bem tértől jártak Szentendréig. A körvasút kapcsolatait később, 1972-ben felszámolták, de még az 1980-as évekig lehetett látni vasúti teherszállító szerelvényeket a Margit körúti villamospályán.

A HÉV és a vasúti szerelvények közösen használták a pályát, így történhetett meg, hogy a magyar vasút egyik legsúlyosabb katasztrófája az volt, amikor 1952. december 26-án a HÉV-szerelvény belerohant az esztergomi vonatba. Összesen huszonhatan vesztették életüket, és 52 sérült volt. A vizsgálat szerint a balesetet egy váltókezelő okozta, akit statáriális bíróság elé állítottak és kivégeztek.

Bár a kép 1979-es, akár ma is készülhetett volna (Fotó: Fortepan)

A vasút megnyitása után annyira gyorsan nőtt a forgalom, hogy az I. világháború előtt már felmerült, hogy a vonalat Visegrádig meg kellene hosszabbítani. Ez a terv a két világháború között is felmerült, ekkor már a vonatokat megelőlegezendő, autóbuszokkal kapcsolták be a Dunakanyart, de a vasút végül nem indult meg.

A századforduló környékén épült meg a második vágány, és ekkor tértek át a villamos üzemre is. A vasútvonal több alkalommal cserélt gazdát: hol önálló vállalatként, hol a MÁV alatt vagy a BKV tulajdonában működött. Az évek alatt a végállomás helye is változott, 1937-től a Margit híd budai hídfőjének északi oldaláig hosszabbították meg a pályát, míg 1972-ben készült el a kéreg alatti szakasz a mai Batthyány téri metróállomásig.