13. června 1896 byla udělena koncese pro stavbu prvního úseku Řetenice–Lovosice o délce 36 km.

Už v září roku 1896 byla započata stavba trati společností Schön a synové z Prahy.

Přestože po většinu roku 1897 panovalo pro stavbaře nepříznivé počasí, podařilo se spojnici dokončit v listopadu téhož roku.

Slavnostní zahájení provozu se uskutečnilo 16. prosince 1897. Na trati byly od počátku zavedeny osobní vlaky, vedené přímo již z hlavního nádraží ATE (Aussig-Teplitzer Eisenbahn) v Teplicích. Nákladní dopravu zastupovaly zejména uhelné vlaky, ložené uhlím z okolních dolů a směřujícím nejvíce do severovýchodních Čech. Již od zahájení provozu byla v celé trati povolena maximální rychlost 50 km/h, obvyklá v té době spíše na tratích hlavních.

Trať byla společně s celým majetkem společnosti ATE zestátněna k 1. lednu 1923 a integrována do sítě Československých státních drah (ČSD).

Ve třicátých letech zde byly zkoušeny a později zavedeny první motorové vozy, a to řady M 130.1 výtopny Teplice. Dopravu posílených vlaků však stále zajišťovaly lokomotivy parní, mimo jiné také stroje původní řady ATE IVc, dodané pro službu na transverzálce po roce 1900 (a později u ČSD označené řadou 413.2).

Parní provoz na trati skončil až v roce 1979 – posledními nasazovanými stroji se stala řada 475.1 služebny Lovosice. Poté dopravu definitivně převzaly lokomotivy motorové, zastoupené řadami T 435.0, T 444.0 a nejnověji T 466.2. Osobní vlaky začaly v osmdesátých letech dopravovat nové motorové vozy řady M 152.0.

Dne 7. června 2013 došlo mezi obcemi Dobkovičky, Velemín a Litochovice nad Labem v Českém středohoří k velkému sesuvu půdy, který těžce poškodil výstavbu nedokončené dálnice D8 a poničena byla i souběžně vedená železniční trať. Provoz vlaků je vyloučen v úseku Lovosice – Radejčín a přepravu osob zajišťuje náhradní autobusová doprava.

6. června 2020 byl zahájen provoz sezónních víkendových vlaků po atraktivní části tratě mezi Lovosicemi a Chotiměří, který vede přes Oparenské údolí. Dopravcem je společnost AŽD a vlaky jezdí od dubna do září. Dopravce na trať nasazuje primárně motorové jednotky RegioSprinter.