Magyarországon az északkelet–délnyugat irányú vasútvonal építésének gondolata már a XIX. század negyvenes éveinek elején felvetődött, elsősorban a térség gazdasági jelentősége miatt. Összeköttetést kívántak létesíteni a mezőgazdasági termékekben gazdag Délvidék és a kereskedelmet lehetővé tevő Adriai-tenger között. Azonban az elképzeléseket az 1848–49-es forradalom és szabadságharc meghiúsította.
A nyomvonal megépítése a hatvanas években merült fel ismét, s az erről szóló engedélyt 1868-ban adták meg. A következő évben már meg is kezdődtek a munkálatok, a bácskai térséget is érintő (Nagyvárad–Csaba–Szeged–Szabadka–Eszék) Alföld–Fiume vonalon, amit két évvel később adtak át a rendeltetésének.
Az 1836-ban elfogadott első vasúti törvény is megemlítette egy észak–déli irányban kiépítendő vasútvonal szükségességét, aminek megvalósulására csak a kiegyezést (1867) követő években kerülhetett sor, miután az Osztrák–Magyar Monarchia vezetése meggyőződött arról, hogy a boszniai területek okkupálása következtében jelentkező utánpótlási nehézségek kiküszöbölésére, valamint egy esetleges dél felé irányuló hadjárat során szükséges forgalom lebonyolítására nem elegendő az Alföld–Fiume vasútvonal. A Magyarországról a Délkelet-Európába vezető vasútvonal kiépítésének politikai feltételei a balkáni térség viszonyainak rendezésével teremtődött meg. Ehhez alapot az 1878-ban Berlinben megkötött békeszerződés adott, amikor a Török Birodalomból kivált Szerbiát, Bulgáriát, valamint magát Törökországot is kötelezték a Balkánra vezető vasúti csatlakozás kialakítására.
Magyarországon ekkor három elképzelés alakult ki az új vasúti nyomvonalat illetően. Az első a Pest–Zombor–Újvidék, a második a Pest–Szabadka–Újvidék–Zimony, a harmadik elképzelés a Duna jobb partján haladó Budaörs–Szekszárd–Mohács–Eszék–Vinkovci–Zimony vonal volt. Miután 1880-ban Magyarország és Szerbia vasúti szerződést kötött, a pesti kormány a második elképzelés megvalósítása mellett döntött, mivel az volt a legrövidebb és legolcsóbb változat. A nyomvonal három ütemben készült el: a Budapest–Szabadka szakasz (167km) 1882. december 5-én készült el, a Szabadka–Újvidék szakaszt (101km) 1883. március 5-én adták át, és az Újvidék–Zimony szakaszt (74km) még ugyanabban az évben, december 10-én adták át a forgalomnak.
Közben Baja városa, látva a vasútkiépítés által keletkező gazdasági lehetőségeket, szinte erején felül 200000 forinttal járult hozzá a Szabadka–Baja szárnyvonal kiépítéséhez, ami 1885-ben el is készült.
A vonalak kiépítésével Szabadka vasúti csomóponttá vált, ahonnét Budapestre, Belgrádba, Bajára, Szegedre, illetve a Dunántúlra indítottak vonatokat. A Magyar Államvasutak (MÁV) a szabadkai pályaudvart kibővítette és korszerűsítette, majd forgalmi főnökséget létesített.
A zimonyi fővonal átadása után a MÁV nem tervezte újabb vasútvonalak építését a Délvidéken. A fővonalaktól távolabb élők közlekedését, illetve az áruszállítást a XIX. század végén és a XX. század elején kiépült helyiérdekű vasúti hálózat (HÉV) biztosította, amely az államvasutak kezelésében működött. Ilyen HÉV-vonal jött létre Szabadka–Zenta–Óbecse között (1889), Baja–Zombor–Újvidék között (1895), Óbecse–Újvidék–Titel között (1899), Zombor–Kúla–Újverbász között (1906), Szabadka–Gombos között (1908).
Az első világháborút lezáró trianoni békediktátummal a Délvidéket (és Bácska legnagyobb részét) elcsatolták Magyarországtól, átvágva a fontos sugárirányú vasútvonalak által létesített összeköttetéseket. Így megszűnt a Dél-Alföldet a Dunántúllal összekötő közvetlen vasúti kapcsolat is.
A múlt század hatvanas éveitől kezdve a Bácskát átszelő Budapest–Belgrád vasútvonal a nemzetközi forgalomban is jelentőssé vált. Ennek következtében a hatvanas és a hetvenes években teljes rekonstrukciót végeztek rajta, s a következő években teljesen villamosították.
