Die Strecke zwischen Olten und Bern wurde in mehreren Schritten eröffnet. 1856 wurde die Strecke Richtung Luzern eröffnet. Ab dieser Strecke folgte schliesslich bei Aarburg-Oftringen die Abzweigung Richtung Bern. Der Abschnitt bis Herzogenbuchsee wurde am 16. März1857 eröffnet. Ab dem 16. Juni 1857 war die Strecke dann bis Bern Wylerfeld befahrbar. Der Hauptbahnhof Bern wurde erst mit dem Bau der roten Brücke am 1. Mai 1860 erreicht.
1981 wurde zur Entlastung der Strecke nach Aarburg-Oftringen eine direkte Verbindungslinie eröffnet, die sogenannte Bornlinie. Diese verbindet Olten und Rothrist direkt.
Mit der Eröffnung des Grauholztunnels 1995 konnte der Bahnhof Zollikofen umfahren werden. Die 2004 eröffnete Neubaustrecke führt ab Rothrist bis Mattstetten und von dort direkt in den Grauholztunnel.