Begin jaren ’60 van de negentiende eeuw legt de Compagnie du chemin de fer Liégeois-Limbourgeois et des prologements een spoorlijn tussen Luik en Hasselt aan. In 1866 opent de LL een aansluitende verbinding tussen Hasselt, Valkenswaard en Eindhoven. Terwijl op de drie andere verbindingen met de zuiderburen Belgische spoorwegmaatschappijen actief zijn, gaat de exploitatie van de spoorlijn van Eindhoven naar Hasselt en Luik en enkele korte zijtakken voor het goederenvervoer naar de Nederlandse Staatsspoorwegen. De SS wil met de spoorlijn een concurrerende verbinding tussen de Amsterdamse en Rotterdamse haven en het industrie- en mijnbouwgebieden in de regio’s Luik en Charleroi creëren. Ook is de aandacht gericht op verbindingen naar Luxemburg, Frankrijk en verder. Zo zijn er plannen voor een doorgaande verbinding tussen Rotterdam en Bazel.
Door de bouw van de bruggen en viaducten door de Rotterdamse binnenstad duurt het nog tot 1877 voordat de Staatslijn naar Rotterdam gereed is en de SS met rechtstreekse treinen kan gaan rijden. Het doorgaande internationale spoorwegvervoer vindt ondertussen al over andere spoorlijnen plaats. De spoorlijn Hasselt – Eindhoven is ondertussen vooral van belang voor de ontsluiting van enkele mijnbouwgebieden in Belgisch Limburg. Ook vindt beperkt reizigersvervoer over de spoorlijn plaats.
Per 1 januari 1896 gaat het Belgische deel van de lijn over naar de Chemins de fer de l’Etat Belge (EB). Hierna voert de SS de exploitatie op de verbinding nog twee en een half jaar uit. In 1898 wordt het Belgische deel van de verbinding genaast door de overheid en gaat de exploitatie over naar de EB.
In 1913 is de spoorlijn tussen Eindhoven en Weert gereed en ontstaat voor de Staatsspoorwegen een korte rechtstreekse spoorwegverbinding met Zuid-Limburg en Luik over Nederlands grondgebied. De spoorlijn naar Hasselt degradeert nu definitief tot regionale zijlijn. Na een weinig succesvolle poging met doorgaande sneltreinen tussen Eindhoven en Brussel is het grensoverschrijdende reizigersvervoer in 1939 gestaakt. Tijdens de eerste oorlogsmaanden en na de bevrijding rijdt NS enige tijd met reizigerstreinen tussen Eindhoven en Valkenswaard. Op 5 november 1945 rijdt de laatste officiële reizigerstrein. Hierna rijden nog tot in de jaren ’50 dagelijks treinen voor medewerkers van Philips.
De uitbreidingen van de stad Eindhoven en de ophoging van het stationsemplacement zorgen ervoor dat de spoorlijn Eindhoven – Valkenswaard eind jaren ’50 wordt verlegd. In februari 1959 sluit NS de oude spoorlijn tussen beide plaatsen. Tegelijkertijd wordt tussen Geldrop en Valkenswaard een nieuwe spoorlijn in gebruik genomen. De nieuwe spoorlijn sluit ten zuiden van Valkenswaard aan op de oude spoorlijn. Het station van Valkenswaard is na de opening van de nieuwe verbinding nog enkele maanden voor het goederenvervoer gebruikt. Veertien jaar na de opening sluit NS de nieuwe spoorlijn vanuit Geldrop weer. Ook het aansluitende gedeelte tussen Valkenswaard en het Belgische Neerpelt wordt gesloten. Nadat ook België akkoord is met de sluiting van de lijn, is het baanvak in 1985 opgebroken.
DIENSTREGELING
De eerste decennia kent de spoorlijn nog geen vijf reizigerstreinen per dag per richting. Drie treinen rijden tussen Eindhoven en Luik. Daarnaast rijdt een enkele trein tussen Eindhoven en Valkenswaard. In de loop van de twintigste eeuw neemt het aantal treinen langzaam toe. In de jaren ’20 rijden dagelijks zo’n tien treinen tussen Eindhoven en Valkenswaard. Een aantal treinen rijdt tot 1939 van en naar België. Op initiatief van lokale bestuurders en industriëlen introduceert NS in 1938 nog een rechtstreekse sneltreinverbinding tussen Eindhoven en Brussel. De nieuwe verbinding is echter geen succes en een jaar later alweer gestaakt. Hiermee komt ook een eind aan het grensoverschrijdende reizigersvervoer.