La prima idea di una ferrovia che da Winterthur si dirigesse verso Basilea risale agli anni Sessanta del XIX secolo. Ottenuta nel 1870 la concessione, i primi lavori iniziarono due anni più tardi, non senza controversie tra la Schweizerische Nordostbahn (NOB), concessionaria della linea, e il comune di Winterthur sul collegamento diretto con Waldshut, risoltisi nell'aprile 1874 con la decisione di far passare la linea per Koblenz, come proposto dalla NOB.
La linea aprì il 1º agosto 1876, con due settimane di ritardo rispetto a quanto previsto a causa di un'alluvione.
La tratta Bülach-Eglisau fu elettrificata il 15 dicembre 1928, insieme alle tratte Zurigo Oerlikon-Bülach e Eglisau-Neuhausen[2], mentre il resto della linea venne elettrificata nel 1945 in due tranches (Koblenz-Eglisau il 1º luglio, Bülach-Winterthur due settimane dopo)[3].
La sezione Bülach-Eglisau venne raddoppiata nel 1897, in occasione dell'apertura della linea Eglisau-Neuhausen[4].
La linea, a scartamento normale, è lunga 48,38 km, è elettrificata a corrente alternata monofase con la tensione di 15.000 V alla frequenza di 16,7 Hz; la pendenza massima è dell'8 per mille, il raggio di curva minimo 280 metri. È a doppio binario tra Bülach ed Eglisau[5].
^(FR) Voie et usines électriques, in Rapport de gestion et comptes des Chemins de fer fédéraux pour l'exercice de 1928, Berna, Ferrovie Federali Svizzere, p. 22.
^(FR) Voie et usines électriques, in Rapport de gestion et comptes des Chemins de fer fédéraux suisses 1945, Berna, Ferrovie Federali Svizzere, p. 19.
^(DE) Bahnbau, in Fünfundvierzigster Geschäftsbericht der Direktion der Schweizerische Nordostbahngesellschaft an die Generalversammlung der Aktionäre umfassend das Jahr 1897, Zurigo, Schweizerische Nordostbahngesellschaft, p. 94.
^Streckendaten (PDF), su quadri-orario.ch. URL consultato il 20 luglio 2021.
^(FR) Service des gares et des trains, in Rapport de gestion et comptes des Chemins de fer fédéraux pour l'exercice de 1938, Berna, Ferrovie Federali Svizzere, p. 24.
(DE) Bahnbau, in Vierundzwanzigster Geschäftsbericht der Direktion der Schweizerische Nordostbahn-Gesellschaft umfassend das Jahr 1876, Zurigo, Schweizerische Nordostbahngesellschaft, pp. 63-70.