Mise en service :
Electrification en 25 kV - 50 Hz :
La ligne a été ouverte en plusieurs temps : le 11 mai 1872, le tronçon Le Tréport - Longroy-Gamaches, à proximité de la Manche, est mis en service. Il est prolongé à Abancourt le 14 août 1873 puis à Beauvais le 1er juillet 1875. Le même jour est ouvert au sud le tronçon Persan-Beaumont - Méru. Le 15 avril 1876, le tronçon Méru - Beauvais est ouvert à l'exploitation, ce qui crée la ligne Paris - Persan-Beaumont - Le Tréport, via Ermont - Eaubonne et Valmondois. Enfin, le 5 avril 1877, le tronçon plus direct Épinay-Villetaneuse - Persan-Beaumont, est ouvert au nord de Paris. Avec 182,6 km de longueur, la ligne Paris - Le Tréport devient le second axe le plus court de la capitale à la mer (Manche) après la ligne Paris - Dieppe (supprimée partiellement en 1988).
La ligne est électrifiée en 25 kV-50 HZ le 20 mai 1970 de Paris à Persan-Beaumont, ainsi que l'antenne à voie unique Montsoult - Luzarches. Deux terminus intermédiaires sont créés à Sarcelles - Saint-Brice et Montsoult - Maffliers. Ces deux gares sont équipées d'un PRS (Poste tout Relais à transit Souple) ainsi que d'une « Commande Centralisée de Voie de Gauche », contrôlant l'évitement de Belloy-en-France et le terminus de Luzarches sur cette antenne (il n'existe que deux CCVG en France, l'autre étant celle qui commande la section de ligne Dôle-Vallorbe qui voit passer les TGV vers Lausanne). La desserte de la ligne est nettement améliorée, les navettes Montsoult - Luzarches laissant la place à des trains directs Paris - Luzarches et Persan - Beaumont, sécables en deux éléments à Montsoult - Maffliers. Cette petite antenne, reliquat d'un projet avorté de liaison à double voie avec Chantilly, sera la première à bénéficier de la nouvelle automotrice transilienne, désormais dénommée Francilien, à la fin de l'année 2009.
La croissance démographique continue du sud de l'Oise, partie intégrante de l'aire urbaine de Paris, a posé la problématique de l'amélioration de la desserte de l'axe Paris - Beauvais. Celui-ci connaît durant les années 1990 une croissance de son trafic voyageurs de l'ordre de 3 à 5 % par an, et même plus au sud du département, difficilement absorbée par le matériel vétuste, et par une infrastructure de la voie qui l'est tout autant. L'électrification du tronçon Persan - Beauvais est inscrite au contrat de plan État-Région Picardie 1995-2000 et constitue l'opération majeure de ce contrat dans la région.
L'électrification en 25 kV s'accompagne de la modernisation de la signalisation avec pose du block automatique lumineux en remplacement du BAPR (Block Automatique à Permissivité Restreinte), afin d'accroître le débit. Les quais sont rehaussés à la cote 55 cm et prolongés à 250 mètres, comme à Beauvais. En revanche, le tracé et le profil difficiles de ce tronçon, qui traverse les vallonnements du pays de Thelle (en particulier le tunnel à voie unique du Coudray), ne permettent pas d'envisager d'améliorations sur les vitesses pratiquées, qui plafonnent à 100 km/h. En novembre 1999, après quarante mois de travaux, la ligne est mise sous tension de Persan-Beaumont à Beauvais. Elle demeure en traction autonome au-delà.
Les meilleurs accélérations en traction électrique, la fin des correspondances obligatoires en heures creuses à Persan - Beaumont et l'amélioration globale de la desserte et du matériel roulant ont permis une amélioration significative de l'offre. En décembre 1999, la ligne est exploitée à l'aide de matériel reconditionné : les anciennes rames inox omnibus ont été rénovées et deux rames Corail réversibles assurent les relations directes ou semi-directes vers ou depuis Beauvais.
La livraison d'automotrices neuves Z 26500 à deux niveaux à partir de septembre 2009, apporte un gain de confort significatif. Mais si seize circulations sur trente-deux sont assurées par ce matériel confortable et climatisé, seize autres restent assurées par l'ancien matériel inox au confort de plus en plus décrié. En juin 2008, des conducteurs de la ligne refusent la conduite des locomotives anciennes BB 17000, surnommées les « danseuses » à cause de leur suspension particulièrement dure, et appliquent leur droit de retrait, estimant leur santé menacée. La SNCF est contrainte de remettre en circulation des locomotives diesel BB 67400, tractant des rames inox omnibus (RIO), puis des automotrices Z 6100, surnommées ironiquement « p'tits gris » par les usagers vu leur vétusté. De nombreux trains sont par ailleurs supprimés.
Devant la vague de mécontentement qui provoque la création d'un site Web, l'exploitant remplace ces automotrices le 8 juillet par des rames Z 20500, prêtées par la région Île-de-France. Dans l'attente de la livraison en novembre 2009 de nouvelles automotrices modernes Z 26500, commandées et financées par la Région Picardie, la ligne reste exploitée en diesel sous caténaire, à l'aide de rames inox omnibus (RIO).
Un programme de rénovation des installations voyageurs des trois gares et quatre points d'arrêts de la section Beauvais - Abancourt, est engagée par la SNCF sur la période 2008-2010, pour un montant de 9,6 millions d'euros, dont 8,1 millions financés par la Région Picardie, 1 million par l'État et 0,5 million par la SNCF.
Les travaux comprennent notamment la réfection et le rehaussement des quais, afin de les rendre accessibles aux personnes à mobilité réduite, le remplacement des équipements d’accueil et d’information (éclairage, signalétique, abris, horloges, distributeurs) et la rénovation de l’intérieur des bâtiments des gares, lorsqu'elles sont toujours utilisées par la SNCF.
Le tronçon Abancourt - Le Tréport devrait bénéficier d'un programme comparable à l'échance de 2010.
La Communauté de communes de la Picardie Verte accompagne ces projets par la modernisation des parkings et abords des gares de Saint-Omer-en-Chaussée, Grandvilliers, Marseille-en-Beauvaisis, Feuquières et Abancourt, et met en place un service de rabattement vers les gares en transport à la demande, avec une expérimentation sur la gare de Grandvilliers.