Die in Zahnstangenabschnitten bis zu 110 Promille steile Hauptlinie führt von Disentis (Graubünden), wo Anschluss an die Ruinaulta-Linie der Rhätischen Bahn (RhB) besteht, über den Oberalppass nach Andermatt (Uri) und weiter durch den Furka-Basistunnel und das Goms nach Brig (Wallis). In Brig besteht seit 1930 ein Anschluss der FO an die ehemalige Brig–Visp–Zermatt-Bahn (BVZ), welche die Linie bis Zermatt weiterführt. Über die Strecke der beiden inzwischen fusionierten Bahngesellschaften verkehrt in Zusammenarbeit mit der RhB der berühmte Glacier-Express.

Der Bau der Zahnradstrecke über den Furkapass wurde 1911 von der Brig–Furka–Disentis-Bahn (BFD) begonnen. 1915 konnte die Teilstrecke von Brig hinauf nach Gletsch eröffnet werden, wegen finanzieller (Rückzug französischer Investoren aufgrund des 1. Weltkriegs) und technischer Probleme wurde der Weiterbau der Strecke jedoch eingestellt. Nach dem Konkurs der BFD im Jahr 1923 wurden die Bauarbeiten 1924 von der neu gegründeten Furka–Oberalp-Bahn (FO) wieder aufgenommen und die Strecke nach der Fertigstellung des Furka-Scheiteltunnels 1925 eröffnet. Der Weiterbau der Strecke als Strategische Bahn war von der Eidgenossenschaft gefördert worden, um unter anderem den Zugang zum Waffenplatz Andermatt zu verbessern.

Die Schöllenenbahn (SchB) eröffnete bereits 1917 die Zahnradstrecke (Maximalsteigung 179 Promille) von Göschenen durch die Schöllenenschlucht hinauf nach Andermatt. In Göschenen besteht eine Umsteigemöglichkeit zur Gotthardlinie der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB). Durch die Kohleknappheit im 2. Weltkrieg ausgelöst folgte die Elektrifizierung der Strecke. Ursprünglich war die SchB mit 1200 Volt Gleichstrom elektrifiziert, 1941 wurde sie jedoch auf das gerade bei der FO installierte Stromsystem von 11'500 Volt Wechselstrom umgestellt, um einen problemloseren Fahrbetrieb zu ermöglichen. Der Fahrbetrieb der beiden Gesellschaften war von Beginn an eng gekoppelt; 1961 wurde dann die SchB von der FO übernommen.

Wegen der schwierigen Lawinensituation war die Strecke über den Furkapass zwischen Realp und Oberwald, die auch am Rhone-Gletscher vorbeiführt, nicht wintersicher. Die daraus resultierende Streckensperrung zwischen Oktober und Mai teilte das Netz in zwei Hälften, die vor und nach der Sperrung jeweils erforderlichen Arbeiten waren entsprechend kosten- und arbeitsintensiv. Der Bau des Furka-Basistunnels sollte die Bergstrecke ersetzen und eine wintersichere Verbindung zwischen den Kantonen Uri und Wallis herstellen. Zur Winterpause 1981 wurde die Bergstrecke stillgelegt und 1982 der 15,381 km lange Basistunnel eröffnet. Der ursprünglich geplante Rückbau der Bergstrecke konnte von Eisenbahnfreunden verhindert werden, die 1983 den Verein Furka-Bergstrecke und 1985 die Dampfbahn Furka-Bergstrecke AG (DFB) als Trägergesellschaft gründeten und auf Spenden angewiesen sind. Seit 1992 sind wieder Dampfzugfahrten auf einem Teilstück der Strecke (Realp bis Gletsch) möglich.