Теснолинейката тръгва през 1926 г., когато официално е открита първата отсечка от Саранбей (днешен Септември) до Велинград. Прокарването на релси през тежкия терен на Родопите, Рила и Пирин за онова време е било истински строителен подвиг.
Изграждането на тясната 760 мм железопътна линия от Пазарджишкото поле при гара Сарамбей на кота 238 м. надморска височина започва през пролетта на 1921 г. по проект на младия инженер Стоян Митов. За да може влакът да преодолее стръмните склонове, инженерите използват релсово разстояние от едва 760 мм (при стандарт 1435 мм). Това позволява на трасето да прави изключително остри завои и да пробие 35 тунела по протежение на 125-километровата си линия до Добринище. Само за 5 години е преодоляно скалистото дефиле на Чепинска река.
Преди да достигне гара Лъджене – днес квартал на Велинград, теснолинейката се изкачва до вододела Чуката на 801 м. над морското равнище и преминава 10 пъти под планинските ридове – по този маршрут се намират първите 10 от общо 35-те тунела. Тази отсечка е една от най-живописните по релсите от Септември до Добринище. Трасето следва извивките на буйната Чепинска река, която си проправя път между скалите на западнородопските ридове.
Пътуването днес отнема около 5 часа, но крие няколко забележителни факта. На линията се намира гара Аврамово – разположена на 1267 метра надморска височина, тя е най-високата ЖП гара на Балканския полуостров. За да се изкачи в най-стръмните участъци около гара Света Петка, линията прави уникални спираловидни обиколки, известни като „шестици“ и „осморки“. Международни издания като Lonely Planet и Forbes неведнъж са я поставяли в списъците си с най-живописните ЖП маршрути в Европа.
Първоначално създадена за превоз на дървесина и свързване на изолираните планински села с града, днес теснолинейката е любима дестинация за пътешественици от цял свят. Тя привлича фотографи, български и чуждестранни туристи и хора, които искат да видят планината от различен ъгъл и да се насладят на едно романтично и бавно пътуване из пищната родопска природа.
По повод на 100-годишния юбилей предстои да бъде възстановен за движение парният локомотив по теснолинейката, след което ще бъде обявена серия от празнични пътувания с атракционни влакове, теглени от парната машина.