L'adjudication de la concession de l'embranchement de Dieppe est autorisée, avec celle de l'embranchement de Fécamp, par une loi le [2]. Son point de départ sera sur le chemin de fer de Rouen au Havre et la durée des travaux est fixée à trois ans. La signature d'une convention accordant la concession des deux itinéraires au bénéfice de la Compagnie des chemins de fer de Dieppe à Fécamp présidée par MM. d'Halton-Sée et Édouard Blount intervient le . Cette convention est approuvée par ordonnance royale le suivant[3]. Les statuts de la Compagnie anonyme des chemins de fer de Dieppe et de Fécamp sont approuvés par l'ordonnance royale du [1].
Le chantier, confié à l'entreprise Mackensie et Brassey, est important du fait d'un tracé au profil difficile et de la nécessité de réaliser de nombreux ponts et un tunnel long de 1 600 mètres près de Dieppe. Les dépenses qui dépassent les prévisions et le krach de 1847 mettent la compagnie en difficulté et retardent les travaux. L'État sensible à ces paramètres prolonge l'échéance, de la mise en exploitation, de 18 mois par la loi du . La mise en service a lieu le [4].
À la sortie de cette gare, elle laisse sur sa gauche le raccordement rejoignant par l'ouest la ligne de Montérolier - Buchy à Motteville et, désormais à voie unique, s'oriente vers le nord pour franchir, par une rampe de 10 mm/m, le seuil séparant les vallées de la Clérette et de la Scie. Peu avant le point haut d'Étaimpuis, elle passe sous la ligne de Montérolier - Buchy à Motteville, jadis accessible vers l'est par un raccordement à double voie aujourd'hui déferré, puis descend vers Saint-Victor-l'Abbaye et la vallée de la Scie, qu'elle franchit plusieurs fois tout en se dirigeant vers la mer, en pente de 4 mm/m, desservant les gares d'Auffay, de Longueville-sur-Scie, d'Anneville-sur-Scie (fermée) et de Saint-Aubin-sur-Scie. Après l'ancienne gare du Petit-Appeville (fermée), où s'embranchait jadis la ligne de et vers Fécamp, elle franchit une dernière fois la Scie avant de quitter sa vallée pour passer dans celle de l'Arques, en traversant une colline par le tunnel dit de Saint-Pierre[8], long de 1 656 m, et rejoindre dans le quartier du même nom la ligne directe venant jadis de Paris, puis la gare de Dieppe située à proximité des quais du port[7].
Les vitesses limites de la ligne en 2014 pour tous types de trains sont de 120 km/h sur la section à double voie de Malaunay à Clères et de 140 km/h sur la section à voie unique de Clères à Dieppe, mais les trains de certaines catégories, comme les trains de marchandises, sont soumis à des limites plus faibles[10].
Exploitation
Jusqu'en 1994, il existait deux relations Corail quotidiennes, l'une de jour, l'autre de soirée entre Paris-St Lazare, Rouen et Dieppe-Maritime, en correspondance avec les bateaux vers l'Angleterre (Newhaven). Le service a été suspendu avec l'arrivée de l'Eurostar. Depuis la fermeture brutale de la section Serqueux - Dieppe, en 1988, qui a entraîné la suppression de plusieurs trains directs Paris-Dieppe par cette voie, plus rapide, le port normand n'est plus desservi que par cette ligne.
Longtemps quotidienne, la liaison Paris-Rouen-Dieppe sans changement a d'abord été limitée à deux allers-retours Intercités uniquement les samedis et dimanches en 2009, puis purement et simplement supprimée en . Aujourd'hui, toutes les circulations sont assurées par le service TER étoffé entre Rouen et Dieppe.
Gare de Malaunay-Le Houlme en .
Un autorail Dieppe – Rouen à la bifurcation de Malaunay le .
Dieppe, portail est du tunnel de Saint-Pierre, direction Rouen.
Passage en gare de Clères du train corail Dieppe – Rouen – Paris de fin d'après-midi en .
Rame Régiolis Dieppe-Rouen à Auffay en .
Sortie de la gare de Dieppe : séparation des lignes vers Rouxmesnil (à gauche) et Rouen (à droite).
↑« N° 12132 - Loi relative aux embranchements de Dieppe et de Fécamp sur le chemin de fer de Rouen au Havre, et à l'embranchement d'Aix sur le chemin d'Avignon à Marseille : 19 juillet 1845 », Bulletin des lois du royaume de France, Paris, Imprimerie royale, iX, vol. 31, no 1226, , p. 368 - 401 (lire en ligne).
↑« N° 12271 - Ordonnance du Roi relative à la concession des chemins de fer d'embranchement de Dieppe et de Fécamp sur le chemin de fer de Rouen au Havre : 18 septembre 1845 », Bulletin des lois du royaume de France, Paris, Imprimerie royale, iX, vol. 31, no 1242, , p. 602 - 604 (lire en ligne).
↑[PDF] « RT 3037 - Malaunay Le Houlme – Dieppe », dans Normes de tracé horaire sur les lignes régionales pour le SA 2014 : document d'application (consulté le 19 mars 2014).
Didier Heullant, « Le chemin de fer de Paris à la mer, sa phase finale (1840-1848) », dans Annales de Normandie, 27e année no 1, 1977, pp. 37-66 (intégral).
Laurent Thomas, La fin des Marées à Dieppe, Revue Le Train 311, Editions Publitrains, Betschdorf, 2014, pp. 10-12.
François Palau et Maguy Palau, Le rail en France : Les 80 premières lignes 1828-1851, Palau, , 217 p. (ISBN2-9509421-0-5), « 3.28 Malaunay-Dieppe (Rouen-Dieppe), 1er embranchement du chemin de fer de Dieppe et Fécamp : 1er août 1848 », p. 162-164.
José Banaudo, Sur les rails de Normandie, Breil-sur-Roya, Éditions du Cabri, coll. « Images ferroviaires », , 287 p. (ISBN978-2-914603-43-0), « Les deux lignes de Dieppe », p. 14-20.
Reinhard Douté, Les 400 profils de lignes voyageurs du réseau français : lignes 001 à 600, vol. 1, La Vie du Rail, , 239 p. (ISBN978-2-918758-34-1), « [350] Malaunay-Le Houlme - Dieppe », p. 133.