Cette liaison a été mise en service en plusieurs étapes.
| Date d'ouverture | Destinations | Observations |
|---|
| 10 septembre 1840 | Paris-Montparnasse à Viroflay-Rive Gauche | section commune avec la ligne Paris-Montparnasse - Brest |
| 12 juillet 1849 | Viroflay-Rive Gauche à Saint-Cyr | section commune avec la ligne Paris-Montparnasse - Brest |
| 1 février 1858 | Surdon à Argentan | section commune avec la ligne Le Mans - Mézidon sur l'axe Caen–Tours |
| 15 juin 1864 | Saint-Cyr à Dreux | embranchement de la ligne Paris-Montparnasse - Brest |
| 2 juillet 1866 | Argentan à Flers | embranchement de la ligne Le Mans - Mézidon |
| 1 octobre 1866 | Dreux à L'Aigle | |
| 5 août 1867 | L'Aigle à Surdon | ligne complète entre Paris et Flers |
| 16 septembre 1867 | Flers à Vire | |
| 3 juillet 1870 | Flers à Granville | |
La ligne Saint-Cyr - Surdon
La ligne Saint-Cyr - Surdon, longue de 160 kilomètres, est concédée le 7 avril 1855. Elle crée une nouvelle liaison, entre les chemins de fer de Rennes et Cherbourg, desservant le sud agricole de la Normandie, resté à l'écart des dessertes ferroviaires. La ligne traverse une région relativement vallonnée, formée de plateaux calcaires entaillés par des rivières. La traversée de ses vallées successives confère à la ligne un profil en dent de scie. En 1860, les travaux sont lancés en plusieurs points ; ils sont ralentis en 1862 par l'étude de la traversée difficile de la ville de L'Aigle, étalée dans la vallée de la Risle. La ligne atteint Dreux en juin 1864, puis L'Aigle en octobre 1866 et enfin Surdon en août 1867. Une seconde ligne d'Argentan à Granville par Flers et Vire, concédée par le même décret du 7 avril 1855, complète la précédente. Elle est achevée en juillet 1870. Afin d'assurer ce nouveau trafic, une seconde voie est posée entre Argentan et Surdon, sur la transversale Le Mans - Mézidon qui relie les deux tronçons.
Au départ de Saint-Cyr, le tracé est établi sur d'importants remblais de 146 000 et 216 000 mètres cubes, sur une longueur de six kilomètres, puis se rapproche de la vallée de la Mauldre. Il traverse plus loin la vallée de la Vesgre par un remblai de 224 000 m et de quinze mètres de hauteur. Peu avant Dreux, la ligne franchit la vallée de l'Eure par un viaduc en maçonnerie de dix-sept mètres de haut, formé de cinq arches de quinze mètres d'ouverture, prolongé par un remblai de quatorze à quinze mètres de haut et constitué de 278 000 m de terre.
Le premier tronçon de Saint-Cyr à Dreux (59 kilomètres) est mis en service le 15 juin 1864. Quatre services quotidiens assurent la liaison avec Paris en deux heures quarante minutes.
Le second tronçon de la ligne relie Dreux à L'Aigle, distantes de soixante kilomètres. Après Dreux, la ligne se poursuit, sans sinuosités notables mais avec un profil accidenté, sur le plateau calcaire argileux. Elle coupe les vallées de l'Avre, de l'Iton puis de la Risle (ou Rille). Les travaux, démarrés en 1862, rencontrent quelques difficultés, avec une suspension de plusieurs mois suite à un désaccord sur la dimension à donner à deux ouvrages franchissant des chemins vicinaux, et sont ralentis par des retards de mise à disposition des terrains, les propriétaires en interdisant l'accès avant les décisions du jury d'expropriation. L'édification des bâtiments des stations débute en 1864. Le tronçon est mis en service le 1 octobre 1866 : quatre omnibus quotidiens atteignent L'Aigle en quatre heures quinze minutes.
Le troisième tronçon relie L'Aigle à Surdon, sur quarante-et-un kilomètres. Il côtoie et traverse plusieurs fois la Risle, franchit le faîte des Authieux par des tranchées et descend vers la vallée de l'Orne. La ligne approche le village de Surdon, et se joint trois kilomètres plus loin à la ligne Le Mans - Mézidon, où une gare de correspondance est prévue, sans ouverture au service voyageurs. Les travaux de terrassements ainsi que les ouvrages d'art sont adjugés dès avril 1864 et sont rapidement engagés. Mais leur avancée est là encore perturbée par des retards dans la mise à disposition des terrains. Ces travaux s'achèvent en 1866 et la pose des voies ainsi que la construction des gares est engagée.
Ce tronçon est ouvert le 5 août 1867 : les trains en provenance de Paris-Montparnasse atteignent Argentan au bout d'un voyage de 197 kilomètres durant six heures environ. Il connaît une rapide hausse de fréquentation, en particulier grâce aux correspondances assurées vers Le Mans et Mézidon, trafic en partie gagné sur les lignes Paris - Brest et Paris - Cherbourg. Dès 1868, ce trafic nécessite l'agrandissement des gares de marchandises et des dépôts des machines. Du 1 janvier 1860 au 31 décembre 1867, la Compagnie dépense 58 millions de francs à la construction de la ligne.
La ligne Argentan - Granville
Cette ligne de 133 kilomètres, embranchement de la ligne Le Mans - Mézidon, est imposée par l'État aux compagnies de l'Ouest lors de leur fusion par le décret du 7 avril 1855, avec les deux autres embranchements de L'Aigle à Conches et de Serquigny à Rouen. Deux millions de francs et quatre millions sont attribués respectivement par l'État et par les localités desservies pour leur réalisation. Le projet d'exécution de la ligne est approuvé en 1861 ; elle est ouverte en trois étapes : de Flers à Vire en 1867, puis de Vire à Granville en 1870.
Cette ligne assure le prolongement de la ligne Saint-Cyr - Surdon et présente l'intérêt de desservir le port de Granville depuis Paris, permettant au passage une liaison directe avec la capitale depuis les départements agricoles du Calvados, de l'Orne et de la Manche. Le tracé est établie d'abord en plaine, avant d'atteindre les crêtes granitiques du massif armoricain et les collines d'Écouves, contournées par le nord. Il coupe par ailleurs des vallées, parfois encaissées, comme celles de l'Orne, de la Vire et de leurs affluents. Ces accidents de terrain confèrent un profil en dents de scie à la ligne, avec des déclivités de 10 à 12 mm/m.
Le premier tronçon, long de quarante-trois kilomètres, se détache de la ligne Le Mans - Mézidon à trois kilomètres d'Argentan. Il se dirige vers l'Ouest et coupe de nombreux cours d'eau avant d'atteindre Flers. La voie se prolonge sur deux kilomètres après la station, jusqu'à la bifurcation de l'embranchement de Caen, réalisé par l'État. Les terrassements et la construction des ouvrages d'art se déroulent en 1863 et 1864. Il s'achèvent à la fin de cette année, pour une dépense de six millions et demi de francs. Ouvert le 2 juillet 1866, le nouveau tronçon permet de relier Argentan et Flers en une heure trente cinq minutes et à trois heures de la ligne Paris - Cherbourg par l'embranchement de Mézidon. La ville de Flers connaît une expansion économique et démographique, grâce au textile.
Le deuxième tronçon, long de vingt-neuf kilomètres, relie Flers à Vire. Il traverse le bocage normand et contourne les alignements de collines par un tracé sinueux, franchisant de nombreux cours d'eau se dirigeant vers l'Orne ou la Vire. Les travaux se déroulent de 1865 à 1867, la plateforme étant achevée fin 1866. Le 16 septembre 1867, la ligne est mise en service. Elle met Vire à deux heures trente minutes d'Argentan ; Paris-Montparnasse est atteint en huit heures dix minutes par la ligne Saint-Cyr - Surdon, après un trajet de 271 kilomètres, avec arrêt dans pas moins de trente-trois stations intermédiaires. Quatre trains quotidiens relient les deux villes.
Le développement rapide du trafic le long des soixante-douze kilomètres d'Argentan à Vire impose des travaux d'adaptation, avec en particulier l'établissement d'un quai à bestiaux à Briouze, d'un hangar à marchandises à Messei, d'un quai et de voies spéciales à Écouché, pour le service des fours à chaux.
Le troisième et dernier tronçon de Vire à Granville, long de cinquante-sept kilomètres, est réalisé de 1867 à 1870. Les travaux sont engagés en 1867 sur les vingt kilomètres de la traversée du Calvados, puis l'année suivante dans la Manche. Le tracé établi sur des coteaux impose de volumineux terrassements, mais les ouvrages d'art sont en revanche peu nombreux. Le tronçon est mis en service le 3 juillet 1870, juste à temps pour la saison des bains, en pleine expansion. Avec l'ouverture en décembre 1869 d'un embranchement local de Briouze à La Ferté-Macé permettant la desserte de la station de Bagnoles-de-l'Orne, la ligne Argentan - Granville est entièrement achevée. Elle permet de relier Paris et Granville par un parcours de 328 kilomètres, parcouru en onze heures et vingt minutes en moyenne, avec arrêt dans quarante gares intermédiaires. Des trains plus directs, desservant dix-huit arrêts, permettent de réaliser le trajet en sept heures quarante minutes.
Mais le déclenchement de la guerre franco-allemande de 1870 perturbe rapidement la liaison : dès le 18 septembre, les trains au départ de Granville ne dépassent plus Dreux, puis Nonancourt le 21, et Argentan, le 12 janvier 1871. Les circulations reprennent progressivement, et, en 1878, la Compagnie de l'Ouest met en route des « trains de plaisir » entre Paris et Granville. C'est le train express n 56 desservant cette ligne qui, le 22 octobre 1895, est à l'origine d'un des accidents ferroviaires les plus spectaculaires de l'histoire des chemins de fer français.
La ligne de la Belle Époque à nos jours
L'électrification a été réalisée en :
- courant continu 1500 V de Paris à Saint-Cyr en 1937 et de Saint-Cyr à Plaisir-Grignon en 1972 ;
- courant alternatif 25 kV 50 Hz de Plaisir à Dreux en 1984.
Les sapeurs du 5 régiment du génie, de Versailles - Matelots, faisaient une partie de leur stage traction au dépôt de Trappes. Il leur arrivait de faire un trajet sur la ligne Paris - Granville avec des locomotives Pacific.
