Als Nebenbahn zur Anbindung von Gruben und Hüttenwerken wurde am 15. März 1872 die 4,35 km lange Strecke Dillenburg-Oberscheld eröffnet und am 7. August des selben Jahres bis zur Verladung Nicolausstollen um 3,76 km verlängert. Eine Weiterführung Richtung Biedenkopf zur Strecke nach Marburg scheiterte vorerst durch die starke Neigung des Scheldetals. Erst am 1. Mai 1911 wurde die 24,73 km lange Bahn bis nach Wallau, Station an der Strecke Laasphe-Marburg, eröffnet. Dabei mußte zwischen dem Bf Herrnberg und Hirzenhain eine Steigung von 5,88 % mittels Zahnstange überwunden werden. Die zum 15. Juni 1906 genehmigte Strecke wurde von der Preußischen Staatsbahn betrieben und gehörte im Bereich der Steilstrecke zur KED Frankfurt/Main, die DRG gliederte sie der RBD Frankfurt/Main an. Der Güterverkehr auf der Steilstrecke wurde bereits in den 60er Jahren eingestellt, der Personenverkehr endete am 31. Mai 1987. Damit gab es nur noch einen Restgüterverkehr zwischen Gönnern und Wallau, der wenig später bis nach Breidenbach verkürzt wurde. Die restliche Strecke wurde 1993 vollständig abgetragen.
Die KED Frankfurt teilte dem Bw Dillenburg für den Zahnradabschnitt vier Zahnradlokomotiven der preußischen Bauart T 26 mit den Nummern 9001-9004 zu. Nach Versuchen mit Lokomotiven der Halberstadt-Blankenburger Eisenbahn 1921 und der pr. T 20 im Juni 1923 wurden die Zahnradlokomotiven bereits 1924 durch die Baureihe 94 mit Gegendruckbremse abgelöst und die Zahnstangen Ende der 20er Jahre wieder abgebaut. Bis 1972 waren die 94er im Einsatz, bis zur Betriebseinstellung 1987 die Dieselloks der Baureihe 213. Schienenbusse wurden öfters am Zugende mitgeführt und regulär auf den flachen Abschnitten Dillenburg-Oberscheld und Wallau-Gönnern eingesetzt.