Cette ligne de chemin de fer fut construite en plusieures étapes de 1861 à 1929.
Elle est électrifiée en cournat continu de 1500V.
De Toulouse, elle remonte la vallée de l'Ariege jusuq'à l'entrée du tunnel du Puymorens, en passant par Pamiers, Foix, Tarascon sur Ariège, Ax-les-Thermes puis redescent la vallée du Carol pour passer à La-Tour-de-Carol, entrer en Espagne et aller à Puigcerda pour rejoindre Ribes de Freser (train de Nuria), Ripoll et enfin Barcelone, capitale de la région autonome espagnole de Catalogne.