La Mont Cenis Railway Company venne fondata il 7 febbraio 1866, con capitale diviso in 12.500 azioni del valore di una sterlina ciascuna; la società fu quotata alla Borsa di Londra. I presidenti erano George Leveson-Gower e James Hudson e fra i soci era presente lo stesso Fell.

Nello stesso periodo venne presentato il progetto definitivo della ferrovia ai governi italiano e francese; Fell inoltre si recò sul lato francese con l’incarico di Managing Director at the Mont Cenis (Consigliere delegato al Moncenisio), mentre sul lato italiano il controllo dei lavori venne affidato alla società Gianoli & Canova.

Le locomotive vennero disegnate da A. Alexander, ingegnere alla Canada Works di Thomas Brassey e vennero costruite dalle società parigine Ernest Goüin et Cie. e Chevalier, Cheilus & Cie a partire dall’agosto 1866 per essere consegnate nei mesi di febbraio, marzo e aprile del 1867.

All’inizio di settembre del 1866 la ferrovia venne visitata dai soci della Mont Cenis Railway Company Abinger, Brogden and Vallambrosa; alla costruzione lavoravano 2.200 operai, dal versante italiano notarono la scarsità di cavalli a causa della terza guerra d’indipendenza, mentre dal versante francese l’unico problema da superare era quello di massi presenti lungo il tracciato.

L’estate del 1866 era stata fredda e quindi il ghiaccio non si era sciolto come negli anni precedenti: il 25 settembre, dopo alcuni giorni molto piovosi, un affluente del fiume Arc portò molti detriti nel fiume principale dove si formò una diga, creando un serbatoio. Di lì a poco tale diga si ruppe e l’Arc straripò, distruggendo o danneggiando cinquanta nuclei abitati tra Termignon e San Michele di Moriana (Saint-Michel-de-Maurienne), senza compromettere i lavori ferroviari. A inizio dicembre del 1866 la ferrovia era già completata tra Lanslebourg-Mont-Cenis e Susa, quando i lavori vennero fermati a causa dell’inverno.

Nell’incontro dei soci della Mont Cenis Railway Company del 19 febbraio 1867 venne programmato maggio come fine lavori. Il 4 marzo Fell scrisse che si aspettava l’apertura della linea a settembre. Il 4 aprile venne programmato l’arrivo in loco delle sette locomotive, la prima arrivò il 1º maggio, la seconda a giugno.

A metà agosto del 1867 venne ispezionata da Tyler del Board of Trade britannico che aveva precedente ispezionato la costruzione delle locomotive a Parigi. Il 20 settembre la linea venne ispezionata dagli ispettori del governo italiano e francese, che programmarono l’apertura della linea in ottobre; in ottobre venne visitata da Brassey, appaltatore proprietario del Canada Works: il test fu disastroso e l’apertura venne rimandata.

Nel novembre 1867 ci fu un altro incontro dei soci della compagnia per superare i test con le locomotive. Nel frattempo ci furono ritardi nella consegna del materiale rotabile: infatti nell’agosto dell’1867 erano presenti sulla linea 2 carrozze su 11 di prima classe, 3 su 5 di seconda classe e 3 su 8 di terza classe. Tutte le carrozze presenti avevano quattro ruote, mentre quelle non presenti avevano sei ruote, modifica voluta da Fell dato che erano più veloci e offrivano minor resistenza.

Nello stesso periodo si riscontrarono alcuni problemi finanziari per la società, anche se i lavori erano quasi ultimati dato che mancava l’ultimo tratto da Modane a San Michele di Moriana e da Molaretto a Susa. La ferrovia entrò in esercizio il 15 giugno 1868 funzionando con alterne vicende fino al 19 settembre 1871, due giorni dopo l’apertura del traforo ferroviario del Frejus.

Nei suoi pochi anni di attività trasportò 100.000 viaggiatori, tra cui l’imperatrice francese Eugenia de Montijo e il Principe di Galles, futuro re Edoardo VII. Dopo la chiusura le gallerie, soprattutto nella zona di Lanslebourg-Mont-Cenis, vennero utilizzate come ghiacciaia e d’estate il ghiaccio veniva trasportato fino a Chambéry e Aix-les-Bains.

Nel breve periodo di utilizzo veniva utilizzata dalla Royal Mail per portare la posta diretta da e verso l’India britannica imbarcandola nel porto di Genova utilizzando la “All-Red Route”, anche detta Valigia delle Indie.

Quando venne completato il traforo ferroviario del Frejus, la ferrovia venne definitivamente chiusa e smantellata, senza che durante tutto il periodo di utilizzo si fossero verificati incidenti di entità rilevante. Dopo la soppressione le locomotive e le carrozze vennero riutilizzate in Brasile nella Estrada de Ferro Cantagalo, aperta nel 1873 e chiusa nel 1965, e in Svizzera sulla ferrovia Losanna-Echallens-Bercher.

Lungo i resti delle strutture murarie, gallerie e terrapieni, sono stati affissi lungo il percorso diversi cartelli illustrativi dell’opera.