Die Sandsteinbrüche von Flonheim sollten das Material für die Kunstbauten der Hessischen Ludwigsbahn liefern; da lag es nahe diese auch ans Eisenbahnnetz anzubinden.
Die Bauerlaubnis hierzu wurde dann auch bereits 1868 erteilt.
Während der Bau der Strecke aus technischer Sicht wenig Probleme bereitete, führten zähe Verhandlungen wegen des Geländeerwerbes mit Lonsheimer Grundstückeigentümern zu Verzögerungen.
Am 31. Dezember 1871 konnte die Strecke dann eröffnet werden.
Die Bemühungen die Bahnlinie bis nach Wendelsheim zu verlängern waren zunächst nicht erfolgreich - zahlreiche Eingaben und Anträge der Bürgermeister von Wendelsheim, Wonsheim und Stein-Bockenheim wurden abgewiesen. Erst im Mai 1893 erteilte die Regierung die Konzession für die 4 Kilometer lange Strecke von Flonheim nach Wendelsheim; diese konnte dann ab 1. Juli 1895 befahren werden.
Um der Bahnlinie eine größere Bedeutung zu verschaffen, wurde eine Verbindung mit der Strecke Sprendlingen - Fürfeld angestrebt; doch konnte diese Trasse, die über Siefersheim nach Wöllstein führen sollte nicht realisiert werden.
Bemerkenswerterweise wurde diese Strecke in einem Pfälzer Bahnatlas als existierend verzeichnet: