Pläne zur Errichtung einer Eisenbahnlinie über den Arlberg reichen bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück, da sehr früh die wirtschaftliche Notwendigkeit einer solchen Verbindung erkannt wurde. 1872 wurde die Vorarlbergbahn bis zum Bahnhof Bludenz errichtet, und so war die 1880 beschlossene Erweiterung der Bahnstrecke Richtung Tirol eine logische Konsequenz.

Der 1880 bis 1884 folgende Bau der Arlbergbahn unter Leitung von Baudirektor Julius Lott war ein Projekt von ungeheurer Dimension. Insbesondere der Arlbergtunnel sowie die durch das Gelände notwendigen Bauten von Viadukten, Brücken usw. erforderten einen immensen Aufwand an technischer Fertigkeit und Arbeitskräften. Die Gemeinden des Klostertals wurden durch die 1884 eröffnete Bahn nachhaltig geprägt. Einerseits bedeutete dieses Werk einen sichtbaren Einschnitt im Landschaftsbild, andererseits waren die wirtschaftlichen Folgen enorm. Hatte schon die Anwesenheit von tausenden Arbeiter während der Baujahre das Leben des Tales massiv beeinflusst, so ermöglichte die Arlbergbahn nach ihrer Eröffnung die Entwicklung des modernen Fremdenverkehrs, insbesondere am Arlberg.

Die naturräumliche Situation hat den Betrieb der Bahn seit jeher beeinflusst. Nur wenige Bahnstrecken sind solcherart Natureinflüssen unmittelbar ausgesetzt, und so erfolgte eine stetige Entwicklung neuer Schutzbauten und –maßnahmen. Ereignisse wie ein gewaltiger Bergsturz in Klösterle 1892 oder die Lawinenkatastrophe in Dalaas 1954 manifestieren dieses Ankämpfen gegen Naturereignisse.