Am 6. August 1901 erhielt die Brünner Lokaleisenbahngesellschaft „die erbetene Concession zum Baue und Betriebe einer als normalspurige Localbahn auszuführenden Locomotiveisenbahn von der Station Lundenburg der Kaiser Ferdinands-Nordbahn, eventuell unter Mitbenützung einer Theilstrecke der Linie Lundenburg–Zellerndorf dieser Bahngesellschaft über Unterthemenau nach Eisgrub“ erteilt.[2]
Der Bau begann am 10. Juni 1901.[3] Eröffnet wurde die Localbahn Lundenburg–Eisgrub bereits am 17. November 1901. Die neue Strecke zweigte – wie in der Konzession vorgesehen – im Bahnhof Theimwald der Lundenburg-Grußbacher Bahn ab. Die Züge der Lokalbahn begannen und endeten jedoch von Anfang an in Lundenburg.
Im touristischen Verkehr an den Wochenenden kommen meist Motorwagen älterer Bauart zum Einsatz, hier an der Haltestelle Lednice rybníky (2015)
Nach der Angliederung des Sudetenlandes an Deutschland im Herbst 1938 kam die Strecke zur Deutschen Reichsbahn, Reichsbahndirektion Wien. Im Reichskursbuch war die Verbindung nun als KBS 462d Lundenburg–Eisgrub enthalten. Damit einher ging die endgültige Verstaatlichung und Auflösung der Lokalbahn Lundenburg–Eisgrub. Das Gesetz vom 2. August 1940 „betreffend die Übernahme von Eisenbahnen im Reichsgau Sudetenland und in den in die Reichsgaue Oberdonau und Niederdonau eingegliederten Teilen der sudendeutschen Gebiete auf das Reich“ regelte u. a. die Verstaatlichung von neun Lokalbahnen mit einer Gesamtlänge von 169,77 km, an denen der tschechoslowakische Staat bereits die Mehrheit der Aktienanteile besessen hatte.[4][5]
1978 wurde der Reiseverkehr wegen fehlender Kapazitäten aufgrund starken Güterverkehrs eingestellt und auf eine Autobuslinie verlagert. Erst ab 1988 wurde die Strecke wieder planmäßig von Personenzügen befahren.[6] Seit 1. Juni 1991 verkehren Reisezüge nur noch während der Touristensaison zwischen Mai und September.
Am 1. Januar 1993 ging die Strecke infolge der Auflösung der Tschechoslowakei an die neu gegründete tschechische Staatsbahngesellschaft České dráhy (ČD) über. Seit 2003 gehörte sie zum Netz des staatlichen Infrastrukturbetreibers Správa železniční dopravní cesty (SŽDC).
Der Jahresfahrplan 2020 sieht jeweils vier Personenzugpaare an den Wochenenden und Feiertagen im Zeitraum 1. Mai bis 15. September vor. Zum Einsatz kommen historische Triebwagen, die nicht mehr im Regelverkehr verwendet werden. An zwei Terminen im Jahr verkehrt ein Zug mit Dampflokomotive.[7]
