Vallorbe–Lausanne

1855 wurde der Abschnitt Cossonay–Bussigny-près-Lausanne im Zuge des Streckenbaus der Jurafusslinie von der OS eröffnet. 1856 folgte die Verbindungskurve Bussigny–Lausanne. 1870 wurde der Betrieb auf der Strecke Cossonay–Vallorbe aufgenommen. 1875 wurde die grenzüberschreitende Verbindung mit dem Tunnel des Col de Jougne eröffnet und somit den Anschluss ans französische Schienennetz hergestellt. Die Züge von Frankreich in die Schweiz mussten jedoch bis 1915 eine Spitzkehre machen, ehe mit dem Tunnel du Mont d’Or und der Neubaustrecke nach Frasne eine direkte Streckenführung möglich war. Die SNCF behielt die Strecke nach Pontarlier zunächst bei, diese erlitt jedoch im Zweiten Weltkrieg starke Beschädigungen, unter anderem Sprengung des Jougne-Tunnel, und wurde nicht wieder aufgebaut.

Lausanne–Brig

Das erste Teilstück der Strecke ging am 10. Juni 1857 in Betrieb, als die Compagnie de l’Ouest Suisse das Teilstück Villeneuve–Bex eröffnete. Vollendet wurde die Strecke durch die OS, die Ligne d’Italie und die Simplonbahn in weiteren Etappen bis zum Lückenschluss Leuk – Brig 1878. Der durchgehende Ausbau auf Doppelspur zwischen Lausanne und Brig war 2004 vollzogen.

1913 war der Bau der Lötschberg-Bergstrecke vollendet und somit Brig zum neuen Knotenbahnhof ausgebaut. Nachdem 1919 der Abschnitt Sion–Brig mit 3000 Volt 16 Hertz Drehstrom elektrifiziert worden war, wurde die Strecke zwischen 1923 und 1927 durchgehend mit dem heute bei den SBB üblichen Einphasenwechselstrom 15 kV 16 2/3 Hz elektrifiziert. Die Drehstromstrecke wurde als letztes auf Wechselstrom umgestellt.

Mit der Eröffnung des Lötschberg-Basistunnels 2007 wurde der Bahnhof Visp zum neuen Umsteigeknoten aus der Region Bern nach Zermatt sowie in Richtung Sion.

Brig–Domodossola

1906 wurde nach achtjähriger Bauzeit die erste Röhre des Simplontunnels und die Fortsetzung der Strecke nach Domodossola eröffnet. Mit dem wahrscheinlich längsten Kehrtunnel der Welt Varzo elicoidale wurde der südliche Anschluss nach Domodossola hergestellt. Der Simplontunnel war von der Betriebseröffnung bis 1930 mit 3000 Volt 16 Hertz Drehstrom elektrifiziert.
→ Hauptartikel: Drehstrombetrieb Brig–Iselle

Von 1912 bis 1921 wurde die zweite Röhre des Simplontunnels erbaut und 1922 dem Verkehr übergeben.

1930 wurde die Strecke von Brig bis Domodossola durchgehend mit dem Schweizer Stromsystem 15 000 Volt 16 ⅔ Hertz elektrifiziert, das mit seiner hohen Spannung für die steile Südrampe besser geeignet ist als das italienische 3000-Volt-Gleichspannungssystem. Der Fahrdienst auf der in Italien gelegenen Südrampe Iselle–Domodossola wurde seit der Eröffnung von den SBB nach Schweizer Vorschriften ausgeführt. Bis zur Elektrifizierung 1930 wurde der 25 Promille steile Streckenabschnitt mit Dampf betrieben, wozu im Depot Brig eine grössere Anzahl von C 5/6-Dampflokomotiven stationiert wurde, die nach der Elektrifizierung der Gotthardbahn auf der Simplonsüdrampe ein geeignetes Einsatzfeld fanden.

Seit 1992 besteht eine einspurige elektrifizierte Verbindungsstrecke vom Bahnhof Domodossola I zum Rangierbahnhof Domodossola II, um den Schweizer Lokomotiven die Zufahrt zu ermöglichen. Der Rangierbahnhof dient hauptsächlich dem Traktionswechsel der Transitgüterzüge.

Fernverkehr

Zwischen Vallorbe und Lausanne verkehren im Fernverkehr TGV-Züge aus Paris, welche saisonal bis Brig geführt werden. Zwischen Cossonay und Bussigny VD bzw. Lausanne wird die Strecke noch von ICN-Zügen genutzt, welche auf der Jurafusslinie verkehren. Zwischen Lausanne und Brig verkehren InterRegio-Züge vom und zum Genfer Flughafen. Zwischen Lausanne und Domodossola verkehren EuroCity-Züge, welche von Genf nach Mailand oder Venedig verkehren. Mit der Eröffnung des Lötschberg-Basistunnels 2007 benutzen InterCity-Züge Romanshorn–Brig sowie EuroCity Basel SBB–Milano Centrale den Abschnitt zwischen dem Südportal in Visp sowie dem Simplontunnel-Nordportal in Brig.

Regionalverkehr

Im Rhonetal verkehren Regionalzüge von Brig nach Monthey oder Saint-Gingolph. Zudem verkehren die meisten der Linien des RéseauExpressVaudois abschnittsweise auf der Simplonstrecke, der Abschnitt zwischen den Bahnhöfen Lausanne und Renens wird gleich von fünf der sieben REV-Linien befahren, da auch Züge von/nach Genf die Simplonstrecke mitbenutzen. Zwischen Vallorbe und Lausanne verkehrt die S2, zwischen Cossonay und Villeneuve die S1, zwischen Renens und Villeneuve die S3, zwischen Renens und Lausanne die S4 und zwischen Cossonay und Lausanne die S11.

Vallorbe–Lausanne

Die Strecke schliesst im Gebiet des Grenzbahnhofs Vallorbe an ihre nördliche Fortsetzung, der RFF-Strecke aus Dijon an. Nach der Querung des Viaduktes von Le Day wird die Station des Dorfes Le Day erreicht. Unmittelbar danach zweigt rechterhand die Nebenbahnstrecke der PBr nach Le Brassus ab. Zwischen den Stationen La Sarraz und Cossonay stösst die Jurafusslinie aus Olten zur Strecke. Gemeinsam mit dieser wird dann Bussigny-près-Lausanne erreicht, wo ein Gleisdreieck den Anschluss an die Bahnstrecke Lausanne–Genf ermöglicht. Dank diesem Dreieck bleibt Zügen der Jurafusslinie nach Genf die Wende im Bahnhof Lausanne erspart. Via Renens wird die Waadtländer Hauptstadt Lausanne erreicht.

Lausanne–Brig

Nach dem Bahnhof von Lausanne zweigt inmitten der SBB-Abstellanlagen linkerhand die Strecke nach Fribourg–Bern ab, während die Simplonlinie am Ufer des Genfersees verbleibt. Einige Lavaux-Gemeinden haben an beiden Strecken Haltestellen, so wie Pully (Pully und Pully Nord) oder Lutry (Lutry und La Conversion). Über Pully, Lutry und Cully wird der Bahnhof von Vevey erreicht. Hier mündet mit der Chemin de fer Vevey–Chexbres eine einspurige Verbindung zur Bahnstrecke nach Bern – welche ebenfalls eine (jedoch selten als solche genutzte) Umfahrung von Lausanne darstellt – in die Simplonlinie. Zudem verkehrt ab hier die schmalspurige MVR-Strecke nach Les Pléiades. Über La Tour-de-Peilz, Burier und dem bereits zu Montreux gehörenden Clarens wird der Bahnhof Montreux – der einzige Schweizer Bahnhof mit drei unterschiedlichen Spurweiten – erreicht. Hier zweigt die MVR-Linie auf die Rochers de Naye sowie die Montreux-Berner-Oberland-Bahn nach Lenk ab. Nach Montreux führt die Strecke am Schloss Chillon und dem ehemaligen Hôtel Byron vorbei nach Villeneuve. In Aigle zweigen drei Schmalspurlinien nach Leysin, Les Diablerets und Champéry ab. In Bex verkehrt die schmalspurige Bahnlinie auf den Col-de-Bretaye. In Saint-Maurice wiederum mündet die Strecke aus Saint-Gingolph in die Simplonlinie. Anschliessend wird Martigny erreicht, wo wiederum zwei Bahnlinien abzweigen. Beide werden von der TMR betrieben, eine schmalspurige nach Chamonix und eine normalspurige nach Orsières samt Zweiglinie nach Le Châble. Wenige Kilometer später folgt Sion, kurz darauf Sierre, ehe die Sprachgrenze zwischen Französisch und Deutsch erreicht wird. Der erste Halt im Oberwallis ist Leuk. Im Bahnhof Visp besteht Anschluss zur Matterhorn-Gotthard-Bahn (MGB) aus Zermatt, und der Lötschberg-Basistunnel stösst zur Strecke. Die MGB führt ab Brig, wo auch die Lötschberg-Bergstrecke in die Simplonlinie mündet, Richtung Oberwallis.

Brig–Domodossola

Nach Brig verschwindet die Linie im Simplontunnel, in dessen Mitte sich die Staatsgrenze Schweiz/Italien befindet. Der Tunnel wird in Iselle di Trasquera im Tal der Diveria verlassen, wo sich wie in Brig Terminals zum Autoverlad befinden. Es schliessen sich der 1,7 km lange Tunnel „Trasquera“ und der 3,0 km lange Kehrtunnel „Varzo“ nordwestlich des gleichnamigen Weilers an. Über die Haltepunkte Varzo und Preglia wird Domodossola, nunmehr bereits im breiten Tal des Toce, erreicht. Die 19 km lange doppelspurige Strecke zwischen dem Südportal des Simplontunnels und Domodossola wird mit Schweizer Strom- und Sicherungssystem unter Anwendung der schweizerischen Fahrdienst- und Betriebsvorschriften betrieben. Der Streckenabschnitt wird von der Schweiz mit 16,7-Hz-Bahnstrom versorgt, gehört aber den Italienischen Staatsbahnen (FS), die auch das stationäre Personal stellen. Auch im 21. Jahrhundert mit dem offenen Netzzugang wird der italienische Streckenabschnitt mehrheitlich von Schweizer Triebfahrzeugen befahren.

Der Übergang auf die italienischen Systeme, verbunden mit einem allfälligen Lok- und Personalwechsel, erfolgt in Domodossola Fascio Viaggatori für Reise- und RoLaZüge bzw. Domodossola II für Güterzüge. Ab Domodossola fahren die Züge über die Bahnstrecke Domodossola–Milano nach Mailand, die sich im Besitz der italienischen Infrastrukturgesellschaft RFI befindet.