Im Jahr 1894 nahm die Münstertalbahn den Eisenbahnbetrieb auf der Strecke von Bad Krozingen nach Sulzburg auf. Verzögert durch den Ersten Weltkrieg, konnten 1916 dann auch die ersten Züge auf der Nebenbahn von Staufen nach Untermünstertal fahren. Die Strecken wurden zunächst durch die Deutsche Eisenbahn-Betriebs-Gesellschaft AG Berlin betrieben, die die Münstertalbahn 1963 an die Südwestdeutsche Eisenbahngesellschaft mbH in Ettlingen übergab.
Seit 1971 gehört die Strecke zur Südwestdeutsche Verkehrs-Aktiengesellschaft (SWEG).

Die heutige Münstertalbahn verkehrt auf insgesamt rund 11 Kilometern Gleis zwischen Bad Krozingen und Münstertal. Der Personenverkehr auf der älteren Teilstrecke zwischen Staufen und Sulzburg wurde 1969 auf Busbetrieb umgestellt.