La autorización para construir el ferrocarril a la sociedad de la mina Descubridora de Carrizalillo fue otorgada mediante ley del 30 de octubre de 1877, que establecía un plazo de un año para construir el tramo entre Carrizalillo y La Vega (Las Bombas), y de 2 años para iniciar la construcción de la extensión desde La Vega hasta la caleta Pan de Azúcar, la cual debía estar finalizada en el plazo de un año; finalmente dicha extensión nunca se construyó.^[1]​ El tramo construido estuvo a cargo de Josiah Harding.^[2]​

El ferrocarril inicialmente era de tracción animal, con trocha de 800 mm y 14 km de largo, y su material rodante constaba de carros de 3 toneladas cada uno.^[3]​ En el establecimiento de Las Bombas se encontraba una aguada.^[4]​ La línea habría cerrado en diversas ocasiones: reportes de 1905 indican que la mina de Carrizalillo ya estaba inactiva, mientras que hasta la década de 1920 también se reportó actividad de manera intermitente.^[5]​ En años posteriores las vías del ferrocarril fueron robadas, especialmente durante 1940.

El 21 de junio de 1941 se solicitó el levante de las vías que aun existían,^[6]​ sin embargo el 25 de agosto se solicitó el traspaso de la concesión a Aníbal Mena.^[7]​ No obstante lo anterior, el decreto del 31 de octubre de 1941 declaró caducada la concesión original y su traspaso a terceros mediante subasta pública.^[8]​