Zur Erschließung der Steinkohlevorkommen im Plauenschen Grund bei Freital wurde zunächst von Dresden eine Eisenbahnstrecke bis Tharandt gebaut. Am 28.Juni 1855 eröffnete die 13,6 km lange sogenannte Albertbahn - benannt nach dem damaligen Sächsischen Kronprinzen. Sie erhielt in Dresden einen eigenen Bahnhof, auch als Kohlebahnhof bekannt.

Sieben Jahre später wurde diese Bahnstrecke bis Freiberg verlängert. Eine Besonderheit dieses Streckenabschnitts sind die teilweise starken Steigungen bis zu 1:45. Diskussionen gab es nun über die Streckenführung bis Chemnitz, da jeder Ort an die Strecke wollte. Die kürzeste und billigste Verbindung über Oederan wurde realisiert und mit dem ersten Zug am 1.März 1869 eröffnet. Von Flöha bis Chemnitz bestand bereits seit 1866 ein Abschnitt der Chemnitz-Annaberger Eisenbahn. Der Bahndamm wurde verbreitert, ein zweites Gleis verlegt und seitdem von beiden Bahnen genutzt.

Der Streckenabschnitt Chemnitz-Zwickau bestand 1869 schon. Bereits am 15.November 1855 begann der Bau der Strecke von Chemnitz über Hohnstein-Glauchau nach Zwickau-Werdau. Betriebseröffnung war am 15.November 1858 später.

Die Ost-West-Verbindung Dresden-Zwickau-Werdau gehörte zu den dichtbelegten Strecken der RBD Dresden. Sie wurde 1963-66 elektrifiziert. 1997 begann der umfaßende Ausbau der Sachsen-Franken-Magistrale.

Seit April 2001 fahren auf der Strecke ICE-Neigetechnikzüge. Leider führten immer wieder Ausfälle der Neigetechnik zu erheblichen Verspätungen der Personenzüge.

Das verherrende Unwetter in Sachsen im August 2002 zog die Strecke in erhebliche Mitleidenschaft. Gerade sanierte Abschnitte wurden durch den Fluß Weißeritz fast vollständig zerstört. Der Betrieb der Strecke von Chemnitz ist nur bis Klingenberg-Colmnitz möglich. Ab 15.Dezember 2003 wird die Strecke wieder durchgängig befahrbar sein. Im Juni 2004 sind alle Bauarbeiten abgeschlossen.