La ligne Moulins - Montluçon est classée comme chemin de fer d'intérêt général, et a ouvert "à tous les trafics", tous tronçons confondus, en novembre 1859.
Les quatre tronçons par lesquels s'est constituée la ligne, Montluçon - Commentry, Commentry - Doyet-la Presle, Doyet-la Presle - Villefranche-d'Allier et Villefranche-d'Allier - Moulins, ont été concédés dans un premier temps, en octobre 1854, à la compagnie GC (Grand Central), puis ont été rétrocédés, en juin 1857 au PO, suite à la liquidation du GC.
La ligne entre Moulins et Commentry a fermé au trafic voyageurs en mars 1972, puis au trafic marchandises en décembre 2005. Il reste encore cependant un trafic de fret entre Souvigny et Moulins. La section Commentry - Montluçon est, elle, toujours en service pour assurer la liaison Gannat - Montluçon (voir dossier IA00141324).
Les stations desservies avant la fermeture partielle de la ligne, au nombre de 13, étaient les suivantes : Moulins, Souvigny, Noyant-d'Allier, Tronget, Saint-Sornin, Chavanon, Murat, Villefranche-d’Allier, Doyet – La Presle, Commentry, Chamblet, Montluçon - Rimard, Montluçon.
Une dizaine de kilomètres de voie, à partir de Noyant-d'Allier, a été ouverte aux vélorails du Bourbonnais en 2008.
Chercheure à l'Inventaire général du patrimoine culturel d'Auvergne-Rhône-Alpes.