Τρία χρόνια μόλις μετά την προσάρτηση της Θεσσαλίας στο ελληνικό κράτος (1881) μπαίνει σε ενέργεια το σχέδιο για τη δημιουργία του Σιδηρόδρομου Θεσσαλίας με την κατασκευή της σιδηροδρομικής γραμμής Βόλου - Λάρισας. Δίκτυο μετρικής γραμμής συνολικού μήκους 120 χλμ. Η κατασκευή του δικτύου ξεκίνησε το 1882 και ολοκληρώθηκε το 1886 συνδέοντας τον Βόλο (το λιμάνι) με το δυτικό τμήμα της θεσσαλικής πεδιάδας.
Οι Θεσσαλικοί Σιδηρόδρομοι συνέβαλαν αποφασιστικά στην ανάπτυξη της περιοχής, ακολουθώντας την τεχνολογική πρόοδο και εκμεταλλευόμενοι ποικίλες επιχειρηματικές δραστηριότητες. Ωστόσο είχαν την ατυχία να υποστούν από νωρίς τον ανταγωνισμό του δικτύου κανονικής γραμμής που συνέδεε από το 1900 την Αθήνα με τη Λάρισα (Λαρισαϊκός Σιδηρόδρομος), με αποτέλεσμα να χάνουν μεγάλο μέρος εσόδων.
Τον Σεπτέμβριο του 1883 αρχίζουν οι εργασίες κατασκευής του πρώτου τμήματος του έργου. Από τοποθέτηση πέτρας στις γραμμές σημειώνεται στις 28 Αυγούστου του 1883 ο πρώτος εκτροχιασμός. Τον Απρίλιο του 1884 εγκαινιάζεται επίσημα ο Θεσσαλικός Σιδηρόδρομος (ΣΘ) και στις 22 του μήνα γίνεται το πρώτο δρομολόγιο από τον Βόλο στη Λάρισα (διάρκεια ταξιδιού δυόμισι ώρες). Την ίδια χρονιά, τον Νοέμβριο, αρχίζει η εκμετάλλευση της γραμμής από το Βελεστίνο μέχρι τα Φάρσαλα (49 χλμ.). Την επόμενη χρονιά τελειώνει η κατασκευή και αρχίζει η εκμετάλλευση της γραμμής από Σοφάδες μέχρι Καρδίτσα (16 χλμ.) και το 1886 η γραμμή φτάνει μέχρι και την Καλαμπάκα.
Επειδή τα έσοδα ήταν κατώτερα του αναμενόμενου η διοίκηση του Σιδηρόδρομου Θεσσαλίας προβαίνει στην ελάττωση των δρομολογίων και στη μείωση των ημερομισθίων. Στις 17 - 18 Νοεμβρίου του 1887 πραγματοποιείται η πρώτη απεργία του προσωπικού του Σιδηρόδρομου.
Η ανάπτυξη της επιβατικής κίνησης στον Σιδηρόδρομο Θεσσαλίας επιβάλλει στην εταιρία την έναρξη έκτακτων αμαξοστοιχιών τέρψης (trains de plaisir) από το 1890 με τη μείωση των εισιτηρίων με την ευκαιρία εορτών κλπ.
Το 1892 αρχίζει η επέκταση της γραμμής Βόλου - Αγριάς - Λεχωνίων χωρίς κρατική επιχορήγηση και το έργο ολοκληρώνεται τον Οκτώβριο του 1895. Το 1900 αποφασίζεται η επέκταση της γραμμής μέχρι τις Μηλιές (15 χλμ.).
Από το 1908 ο νέος σιδηρόδρομος της γραμμής Πειραιά - Δεμερλή - Συνόρων (τα σύνορα της Ελλάδος τότε έφταναν μέχρι τη Μελούνα) αρχίζει να επηρεάζει τις εισπράξεις του Θεσσαλικού σιδηροδρόμου. Αποφασίζεται η συμμετοχή του προσωπικού στο «Ταμείο Πρόνοιας» το οποίο μετονομάζεται σε «Ταμείο Συντάξεως Προσωπικού» της εταιρίας «Σιδηρόδρομοι Θεσσαλίας».
Από το 1929 αρχίζει δοκιμαστικά η κυκλοφορία των αμαξοστοιχιών κάθε μέρα από τον Βόλο στη Λάρισα, με αποτέλεσμα να εξασφαλίζεται η αυθημερόν επικοινωνία με Αθήνα. Το 1931 καταρτίζεται από τους ΣΕΚ, ΣΠΑΠ, και ΣΘ ένα σχέδιο σύμβασης με το οποίο θεσπίζεται ενιαίο σύστημα ανταλλαγής εμπορευμάτων (προϊόντων κλπ) μέχρι του σταθμού προορισμού τους, με τα ίδια λογιστικά έγγραφα.
Το 1937 αγοράζονται από την Αμερική 29 πολυτελή λεωφορεία και δρομολογούνται στις αστικές συγκοινωνίες του Βόλου και στις υπεραστικές του Πηλίου. Το 1938 - με απόφαση του Υπουργού Εθνικής Οικονομίας - τροποποιείται και διατυπώνεται νέο καταστατικό με το οποίο συνίσταται ανώνυμος εταιρία με την επωνυμία «Εταιρία Σιδηροδρόμων Θεσσαλίας».
Τον Μάιο του 1951 μπαίνουν στη γραμμή οι νέες ιταλικές αυτοκινητάμαξες που κάνουν το ταξίδι άνετο και γρήγορο. Ωστόσο το 1955, μετά από αγώνες των σιδηροδρομικών, το δίκτυο των Σιδηροδρόμων Θεσσαλίας κρατικοποιείται και συγχωνεύεται στους ΣΕΚ.
Τον Αύγουστο του 1971 καταργείται η γραμμή Βόλου - Μηλεών επειδή η εκμετάλλευσή της είναι ασύμφορη. Από το 1981 ξεκινούν προσπάθειες για την επαναλειτουργία της γραμμής και ο θρυλικός «Ιάσων» ταξιδεύει και πάλι το 1987.
