Longue de 44,8 km, la ligne Nice - Breil sur Roya faisait partie du plan Freycinet de 1879 qui prévoyait une ligne de Nice à la frontière situé au col de Tende. Cependant, la ligne ne voit le jour qu'en 1928, les travaux ayant débuté au début du 20ème siècle et ayant été interrompus pendant la première guerre mondiale. Les bombardements de la deuxième guerre ayant endommagé le viaduc de la Bévéra, il fallut attendre 1947 pour que le trafic reprenne sur la ligne, alors qu'entre temps, la frontière franco-italienne était repoussée plus à l'est. La gare de Saint-Dalmas de Tende cessait d'être un point frontière.

Sinueuse et marquée par plusieurs rampes de 25 pour mille, la ligne Nice - Breil constitue une ligne de montagne dans un cadre atypique, marqué par l'influence méditerranéenne dans la vallée des Merveilles dans le parc du Mercantour.

La modernisation de la ligne Nice - Breil sur Roya a été inscrite au CPER 2007 - 2013 pour 35 M€. L'opération a commencé par des travaux de voie et de surveillance des terrains contre les éboulements sur l'infrastructure et la rénovation des quais des gares. Un évitement a été créé à Sospel et à Peille. Sur plusieurs sections, le nouvel armement de la voie autorise un relèvement de 10 km/h des vitesses autorisées, passant de 70 à 80 km/h.

La ligne avait connu un embryon de modernisation avec la mise en place d'une signalisation automatisée entre Nice et Drap Cantaron pour augmenter le service aux abords de Nice, autorisant 26 circulations par jour. Au-delà, le block manuel limitait à 12 circulations la desserte de la vallée de la Roya et du Mercantour.

Le remplacement du block manuel par une commande centralisée de voie banalisée informatisant la gestion de la ligne est destinée à augmenter l'offre au-delà de Drap Cantaron, passant de 6 à 19 circulations par jour.

Il y aura donc désormais 10 relations entre Breil et Nice en semaine et 4 navettes Drap - Nice. En sens inverse, 9 relations Nice - Breil et 3 navettes Nice - Drap, avec une desserte approchant la fréquence de 30 minutes en pointe du matin et du soir, et de 2 heures en journée.

La mise en oeuvre d'une desserte ferroviaire plus riche devrait inciter une partie des 6000 habitants - sur 25 000 - de ce territoire qui se déplacent chaque jour vers Nice à prendre le train.

Parallèlement, le service a été repris par des AGC X76500 qui ont succédé aux compositions X2200 + XR6200 aux performances insuffisantes pour cette ligne de moyenne montagne.