Die 8,9 km lange Strecke vom Rhein hinauf zur Hochebene des Westerwalds erforderte zwischen Linz (33 müNN) und Kalenborn (355 müNN) zwei Zahnradabschnitte mit zusammen 5080 m Zahnstangen. Auch der Anstieg aus dem Wiedtal von Elsaff nach Vettelschloß erforderte zwei Zahnradabschnitte mit insgesamt 3620 m Länge. Dabei wurde der Bahnhof St. Katharinen zwischen den beiden Steilstrecken als Kopfbahnhof ohne Umsetzmöglichkeit ausgeführt, da die Lokomotiven auf den Steilstrecken grundsätzlich am talseitigen Zugende liefen. Die bereits am 6. Juli 1906 genehmigten Bahn wurde am 1. Oktober 1912 durch die Preußische Staatseisenbahn eröffnet. Sie gehörte zur KED Cöln, ab 1925 im Bereich der Steilstrecke zur RBD Köln. Nach dem Zweiten Weltkrieg kam der etappenweise Niedergang der Bahn. Bereits im März 1945 mußte der Abschnitt Mettelshahn-Flammersfeld kriegsbedingt eingestellt werden. Zu einer Wiederaufnahme kam es aufgrund der zerstörten Brücken nicht. Schon am 14. Mai 1950 folgte der Abschnitt Neustadt/Wied-Mettelshahn und zum 29. Mai 1960 der Personenverkehr auf der verbliebenen Strecke Linz/Rhein-Neustadt/Wied. Neustadt-Wiedmühle wurde ab 1. Oktober 1961 nicht mehr bedient und der Steilstreckenabschnitt zwischen Vettelschloß und Elsaff setzte man mit Aufgabe des Güterverkehrs zwischen Kalenborn und Wiedmühle am 25. September 1966 außer Betrieb. Fast 30 Jahre lang wurde noch die Steilstrecke von Linz hinauf nach Kalenborn im Güterverkehr bedient und dieser am 17. Mai 1995 letztmalig durchgeführt. Abschließend kann man sagen, daß die Bahn nie den Transport-Bedürfnissen der Region gerecht geworden ist. Zwar wurde eine direkte Verbindung des Westerwalds mit dem Rhein geschaffen, aber durch die starken Steigungen ließen sich im Güterverkehr, besonders beim Abtransport der schweren Basalt- und Tonzüge zum Rheinhafen, keine großen Transportleistungen erzielen.
Zum Einsatz kamen die Zahnraddampflokomotiven der preußischen Bauart T 26 der KED Cöln. Der Eröffnungszug wurde von der Cöln 9004, der späteren 97 016, gezogen. Insgesamt waren 12 Lokomotiven (Cöln 9001-9012) im Einsatz, 1928 gesellte sich noch für ein Jahr das Einzelstück 97 401 hinzu. Gleichzeitig kam ab 1924 auch die Baureihe 94 mit Riggenbach-Gegendruckbremse zum Einsatz, die im August 1931 den letzten Zahnstangenbetrieb beendete. Ab 1935 setzte man kurzzeitig auch eine der wenigen Lokomotiven der BR 93 mit Gegendruckbremse, die 93 1040, ein. Ab Juni 1966 schoben die steilstreckentauglichen DB-Neubauten 82 040 und 041 Güterzüge zum Bahnhof Kalenborn hinauf. Zeitgleich begannen die für Steilstrecken ausgerüsteten V 100, die spätere BR 213, die Dampflokomotiven bis Ende 1968 zu verdrängen. Die 213er waren bis zur Stillegung der Strecke 1995 des öfteren als Sonderfahrten mit Schienenbusgarnituren zwischen Linz und Kalenborn unterwegs. Regulär waren die Schienenbusse im Personenverkehr nicht auf der Steilstrecke im Einsatz.