Nachdem gegen Ende des 19. Jahrhundert die Forderung zum Ausbau der Nied zur Schifffahrtsstraße als Verbindung zwischen Saar und Obermosel verklungen war, wurden die Forderungen zum Bau einer Eisenbahnlinie durch des Niedtal laut. Am 12. März 1897 beschloss der Preußische Reichstag den Bau der zweigleisigen, 19 Kilometer langen Bahnlinie von Dillingen nach Bouzonville. Hätte die Schiffsverbindung damals rund 22 Millionen Mark verschlugen, so beliefen sich die Kosten für die Niedtalbahn auf gerade mal 9,6 Millionen Mark. Dieser wurden vom preußischen Staat (8 900 000 Mark), Elsass - Lothringen (337 000 Mark), dem Kreis Saarlouis (224 000 Mark) und der Dillinger Hütte (100 000 Mark) aufgebracht. Die Dillinger Hütte, die mit dieser Bahnlinie im Jahr rund 40 000 Mark an Beförderungskosten sparte, erschloss sich damit weitere Absatzmärkte. Zur damaligen Zeit lieferte die Hütte unter anderen Produkte auch hochwertige Panzerplatten z.B. für den Flottenbau in der wilhelminischen Ära. Aber auch die zur Produktion notwendigen Erze aus Lothringen wurden über die Niedtalbahn herangefahren.

Die durchgehend zweigleisige Bahn verließ parallel zur Strecke nach Trier den Bahnhof Dillingen und zweigte im Bereich des damals ebenfalls gebauten Bahnbetriebswerkes nach rechts ab. Dort begann die Steigung zum Bahndamm, der zunächst die Bahnlinie nach Trier überquerte und mit einer großen Brücke anschließend über die Saar führt. Kurz vor der Saarbrücke befand sich ein Streckenposten, da hier auch die Verbindungskurve aus Richtung Beckingen auf die Niedtalbahn traf. Die Gleisführung auf dem Bahndamm ging über die gesamte Breite der  Saaraue weiter bis kurz vor Siersburg. Hier musste ein tiefer Einschnitt angelegt werden, der bis zum Bahnhof Siersburg reichte. Im Bahnhof war neben einem Ladegleis am Güterschuppen auch ein Anschlussgleis zur Siersburger Ziegelei. Nach Kreuzung mit der Ortsstraße folge die Bahn lange Zeit dem Niedtal. Auch der Hemmersdorfer Bahnhof besaß ein Ladegleis am Güterschuppen neben anderen Kreuzungs- und Abstellgleisen. Der Bahnhof wurde durch einen Einschnitt verlassen. Etwa einen Kilometer nach dem Bahnhof befand sich ein Kalkwerk, das Kalk für die Hochofenanlage in Dillingen förderte und über eine Abkippvorrichtung verfügte. Vor Niedaltdorf verlässt die Strecke das Niedtal um durch einen Tunnel den Weg um eine Flussschleife abzukürzen. Über eine Bahnbrücke wird das Tal des Ihner Baches überquert und auf höher geführter, zum Teil mit Stützmauern befestigter, Trassenführung dem Niedtal bis unmittelbar vor Bouzonville gefolgt. Gleich nach der Grenze befindet sich der Bahnhof Guerstling. Vor Bouzonville beschreibt die Bahnlinie einen Bogen nach Südwesten um dann, durch zwei Tunnels geführt die Bahnlinie nach Falck unterquerend, in den Bahnhof Bouzonville einzumünden.

Im 1. Weltkrieg diente die Strecke u. a. während des August 1914 als ,,Transportstraße' für den Aufmarsch des Westheeres (5. Armee, V. Armeekorps, Ausladebahnhöfe Gerstlingen und Busendorf).

Um 1920/21 wurde die Verbindungskurve nach Beckingen bereits wieder stillgelegt und abgetragen.

Erst vor Beginn des II. Weltkrieges bekam der Ort Niedaltdorf einen eigenen Haltepunkt. Bis dahin mussten die Einwohner nach Guerstling gehen. 1944 wurden die Eisenbahnbrücken gesprengt, die Saarbrücke bei Dillingen war mehrfach schwer umkämpft, da in diesem Bereich die amerikanischen Truppen über die Saar setzten. Der Bahnverkehr musste bis zur Reparatur ruhen, genaue Zeitdaten sind nicht bekannt.

Zum Material für die Reparaturen zu Erhalten wurde auf der ganzen Länge das 2. Gleis abgebaut. Die Tunneldecke in Niedaltdorf wurde abgetragen, so dass ein Einschnitt den Tunnel ersetzte. Die Gleisanlagen werden in den Bahnhöfen umgeändert und der Personenzugverkehr über die Grenze entfällt.

In den nachfolgenden Jahrzehnten erhielt die Strecke eine besondere Bedeutung für den grenzüberschreitenden Montanverkehr (insbesondere Minette - Erz) der Dillinger Hütte. Sie stellt die kürzeste Verbindung zwischen dem Lothringischen Industrierevier um Thionville und dem saarländischen Industriegebiet um Dillingen/Saarlouis dar. So wurden z. B. im Jahre 1958 im Tagesdurchschnitt 14 Güterzüge mit 8.927 t (Erz, Eisen- u. Stahlerzeugnisse) über die Strecke abgefertigt. Besonderen Bekanntheitsgrad erhielten die Flüssigeisenzüge (,,Suppenzüge") in das Stahlwerk SOLLAC im lothringischen Ebange, die infolge einer Fusion der Dillinger Hütte mit lothringischen Werken ab 1971 verkehrten. Das mit 1 300°C in die wegen ihrer Form als Torpedowagen bezeichneten Spezialwagen eingefüllte Eisen verliert auf der gut dreistündigen Fahrt nur  etwa 30°C. Bis zum Ende des Dampfbetriebes im Jahre 1976 wurden diese Leistungen auf dem Abschnitt Dillingen - Bouzonville mit Dampflokomotiven der BR 50 bespannt wurden.