Công ty tư nhân Nambu Railway xây dựng tuyến này chia thành 5 chặng từ 1927 đếm 1930 (không kể tuyến vận tải):[6]

• 27 tháng 3 năm 1927: Kawasaki – Noborito
• 1 tháng 11 năm 1927: Noborito – Ōmaru (near Minami-Tama)
• 11 tháng 12 năm 1928: Ōmaru – Bubaigawara (then called Yashikibun)
• 11 tháng 12 năm 1929: Bubaigawara – Tachikawa
• 25 tháng 3 năm 1930: Shitte – Hama-Kawasaki

Các tàu phục vụ hành khách sử dụng tàu điện ngay từ khi bắt đầu. Các tuyến vận tải chủ yếu để chở sỏi khai thác được từ sông Tama. Đến điểm cuối ở Tachikawa, tuyến này liên kết với Ōme Electric Railway, đá vôi lại trở thành sản phẩm được vận tải chủ yếu. Tuyến được điều hành bởi Asano zaibatsu, thúc đẩy việc chuyển đá vôi từ các mỏ của chính công ty này ở phía tây Tokyo tới các nhà máy xi măng ở Kawasaki không phụ thuộc vào đường sắt của nhà nước.[7]

Ngày 1 tháng 4 năm 1944, tuyến này được quốc hữu hóa bởi chính phủ hoàng gia và đặt tên là tuyến Nambu theo Công ty đường sắt chính phủ Nhật Bản. Sau kết thúc Chiến tranh thế giới thứ hai, rất nhiều lời kêu gọi tư nhân hóa lại tuyến này, nhưng cuối cùng, nó vẫn thuộc quản lý của Công ty đường sắt Quốc gia Nhật Bản (JNR) cho đến khi chính công ty này được cổ phần hóa vào năm 1987.

Sự tăng trưởng sau chiến tranh của khu đô thị Tokyo đã dẫn đến sự chuyển đổi hầu hết các vùng đất nông nghiệp dọc theo tuyến Nambu thành các khu dân cư và tăng lưu lượng hành khách trên tuyến. Tuyến vận tải giảm dần sau khi khai trương Tuyến Musashino (song song với Tuyến Nambu) vào năm 1976 và chấm dứt hẳn vận chuyển đá vôi vào năm 1998, ngoại trừ tuyến Nambu nhánh, vẫn tiếp tục phục vụ vận tải.

Các chuyến "Tốc hành" từ Kawasaki tới Noborito chỉ dừng ở Musashi-Kosugi và Musashi-Mizonokuchi bắt đầu từ 15 tháng 12 năm 1969, nhưng bị dừng do điều chỉnh giờ vào 2 tháng 10 năm 1978.[8] Sau đó 33 năm, các chuyến tốc hành từ Kawasaki tới Tachikawa có thêm nhiều điểm dừng hơn từ 9 tháng 4 năm 2011, bị trì hoãn từ kế hoạch ban đầu 12 tháng 3 do thảm họa hạt nhân, Động đất và sóng thần Tōhoku 2011.[9]