I primi progetti di collegamento ferroviario tra il Lago Maggiore e il Mottarone risalgono al 1888 a opera del geometra Tadini di Stresa che in un convegno tenutosi al Grand Hotel Des Iles Borromèes presentò una dettagliata relazione tecnica sulla fattibilità di un collegamento ferroviario a scartamento ridotto a cremagliera con trazione a vapore simile ad analoghe realizzazioni in Svizzera (ferrovie del Rigi, del Rothorn e del Generoso).

La proposta suscitò entusiasmo e venne costituita una società “Ferrovia ad Ingranaggio da Stresa all’albergo Mottarone”. L’approvazione del progetto definitivo è del 1889, la concessione governativa venne accordata con regio decreto del 1890. Il progetto non venne però mai realizzato a causa della penuria di capitali.

Veniva ipotizzata una sua diramazione tra Gignese e la rinomata località di Orta passando per Armeno, realizzando un collegamento turistico e panoramico tra i laghi d’Orta e Maggiore. Da questo progetto si arrivò successivamente ad ipotizzare una ferrovia a trazione elettrica in sede propria, a parte il tratto urbano in Stresa, con tratti in cremagliera ed aderenza naturale, il progetto venne approvato dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici il 15 giugno del 1906, nel 1908 venne costituita la “Società ferrovie del Mottarone” presieduta da Giberto Borromeo, il 4 luglio 1909 si giunse all’approvazione governativa della concessione, grazie agli interessamenti del Sen. Mangili e della famiglia Borromeo, che mise a disposizione i terreni tra la località Alpino e il Mottarone.

La costruzione cominciò solo nella primavera del 1910, una volta terminato il piazzale dell’imbarcadero di Stresa dove avrebbe dovuto essere realizzata la stazione di partenza. La ferrovia venne realizzata con trazione elettrica a corrente continua, inaugurata il 12 luglio del 1911 e affidata in concessione alla Società Ferrovia Stresa Mottarone (FSM). Alcuni anni dopo, nel 1917, la FSM e il Ministero dei Lavori Pubblici stipularono una convenzione con la quale la ferrovia sarebbe stata esercita provvisoriamente per dieci anni come tranvia extraurbana; nel 1929 un Regio decreto declassò definitivamente la Stresa-Mottarone a tranvia extraurbana.

I primi quattro anni di servizio fino allo scoppio della prima guerra mondiale superarono le più rosee aspettative, ipotizzando la realizzazione della diramazione Gignese Armeno Orta (la stazione di Gignese fu orientata per tale scopo).

Passata la prima guerra mondiale si contrasse il flusso di turisti stranieri benestanti che avevano dato lustro a Stresa nel periodo precedente, per cui il servizio si mantenne su livelli accettabili di traffico stagionale turistico e locale fino a dopo il secondo dopoguerra, ma a causa della diminuzione dei passeggeri, gli incrementi dei costi di esercizio e la concorrenza stradale si ridussero gli investimenti per il mantenimento dei livelli di sicurezza e per l’ammodernamento, arrivando nella primavera del 1959 a sospendere temporaneamente il servizio per lavori urgenti.

Contro la ferrovia giocarono la sistemazione della strada provinciale Armeno Mottarone, la strada privata della famiglia Borromeo dall’Alpino al Mottarone, a pedaggio, nonché l’amministrazione comunale di Stresa, che chiedeva l’allontanamento dei binari dalle vie centrali.

Dopo la ripresa del servizio la linea sopravvisse fino al 1963, addirittura negli ultimi tempi effettuava servizio solo dall’Alpino al Mottarone.

Venne definitivamente chiusa all’esercizio lunedì 13 maggio del 1963 con l’ultima corsa alle 12.55 e sostituita da autolinea, e in seguito sostituita da una funivia a partire da 1º agosto 1970.