La ferrovia Civitavecchia-Orte fu inaugurata nella sua interezza il 28 ottobre 1928, in occasione del sesto anniversario della Marcia su Roma, mentre l'apertura al traffico avvenne esattamente un anno dopo; la linea inglobò la breve tratta Capranica-Ronciglione, fino ad allora considerata diramazione della ferrovia Roma-Capranica-Viterbo. Costruito a scartamento ordinario e lungo in totale 85,69 chilometri, al momento dell'apertura il tracciato della linea veniva coperto in circa tre ore: gli elevati tempi di percorrenza (su cui pesavano le basse velocità raggiungibili a causa della notevole tortuosità del binario) uniti alla lontananza delle stazioni ferroviarie dai centri abitati pregiudicarono da subito le potenzialità della strada ferrata.
Negli anni Trenta, con l'elettrificazione della ferrovia Tirrenica passante per Civitavecchia e della ferrovia Firenze-Roma passante per Orte, il traffico merci che si originava dal porto civitavecchiese fu deviato interamente sulla direttrice Civitavecchia-Roma-Orte, ritenuta dal punto di vista orografico più conveniente della linea Civitavecchia-Capranica-Orte, anche se più lunga.
Allo scopo di abbatterne i tempi di percorrenza, nel 1936 fu elettrificato il tratto Civitavecchia-Aurelia della ferrovia Civitavecchia-Orte, in previsione del passaggio alla trazione elettrica dell'intera linea negli anni a venire. Nel 1942 furono avviati i lavori di elettrificazione del resto del binario, ma l'anno seguente, in piena seconda guerra mondiale, i bombardamentialleati di Civitavecchia interruppero bruscamente i cantieri. Seriamente danneggiata dagli eventi bellici, la linea fu ripristinata e riattivata nel 1947, ma l'elettrificazione non fu completata; d'altronde lo sviluppo del traffico su strada cominciò a sottrarre passeggeri al treno, spingendo le Ferrovie dello Stato, che gestivano la ferrovia, a ridurre il più possibile i costi ad essa legati. La notte dell'8 gennaio1961 una frana causata dalla forte pioggia interruppe la linea all'altezza della galleria Cencelle, alla progressiva chilometrica 13+200: sebbene il danno non fosse particolarmente esteso, le Ferrovie dello Stato, che già consideravano la linea un "ramo secco", giudicarono troppo elevati i costi di ripristino del binario e giunsero a decretare la soppressione dell'esercizio sulla tratta Civitavecchia-Capranica.
Nel 1981 il programma integrativo delle Ferrovie dello Stato inserì la tratta Civitavecchia-Capranica fra le linee ferroviarie da riattivare, allo scopo di potenziare la rete ferroviaria dell'Italia centrale. Due anni dopo il Ministero dei Trasporti approvò la concessione dei lavori di ripristino del binario, appaltati all'azienda Astaldi. Il vecchio armamento fu rimosso, le infrastrutture consolidate e le stazioni ferroviarie ampliate per ospitare le sottostazioni elettriche, in quanto era altresì prevista l'elettrificazione del tracciato. Si decise di ripristinare inizialmente il binario fra le stazioni di Mole del Mignone e Capranica, da ricostruire per intero con adeguamento della sagoma e del peso assale massimo: con una spesa complessiva di circa 220 miliardi di lire, i lavori furono avviati nel 1988 e si conclusero nel 1994. Il 25 settembre dello stesso anno, tuttavia, l'affluenza sempre più bassa spinse le Ferrovie dello Stato a sospendere l'esercizio anche sulla tratta Capranica-Orte, che fino ad allora aveva continuato a espletare regolarmente servizio merci e passeggeri[1].
La legge finanziaria del 1998 stanziò 123 miliardi di lire per il completamento dei lavori sulla linea, comprensivi del rifacimento del malmesso tratto Civitavecchia-Mole del Mignone, dell'armamento del sedime tra Civitavecchia e Capranica e dell'elettrificazione dell'intera ferrovia Civitavecchia-Orte; i relativi cantieri, tuttavia, non furono mai aperti e il progetto fu messo in disparte. Uno studio curato da Trenitalia nel 1999 e un dossier di valutazione preparato due anni dopo da Rete Ferroviaria Italiana (RFI), dal 2001 gestore della ferrovia Tirrenica e della ferrovia Firenze-Roma, conclusero che la riapertura della linea avrebbe prodotto un'utenza troppo bassa e non sufficiente a giustificare l'investimento. Negli anni seguenti vennero comunque presentate ulteriori proposte di riattivazione della linea, nessuna delle quali ebbe fortuna[2][3][4][5][6]: il 14 novembre2011 il decreto ministeriale n. 398 emanato dal Ministero delle infrastrutture e dei trasporti formalizzò la dismissione della linea tra Civitavecchia e Capranica, eccezion fatta per i primi 4 chilometri di binario[7], utilizzati per lo spostamento di automobili tra il porto di Civitavecchia e un deposito nei pressi dell'interporto civitavecchiese. Secondo RFI, invece, la linea rimaneva attiva sebbene nei fatti fosse da tempo stata dismessa[8].
Nel 2017 il governo Gentiloni, mediante la legge n. 128 del 9 agosto inerente alla valorizzazione delle ferrovie turistiche, inserì la linea Civitavecchia-Orte nel novero delle 18 strade ferrate che, secondo il provvedimento[9], rientravano fra quelle "dismesse o sospese, caratterizzate da particolare pregio culturale, paesaggistico e turistico"[10]; anche in questo caso, tuttavia, la questione della riapertura della ferrovia si risolse in un nulla di fatto. Nell'agosto 2020 un comitato costituito allo scopo di promuovere la riapertura della linea ha presentato uno studio di fattibilità, sottoscritto da numerosi comuni e associazioni, alla struttura di missione InvestItalia, l'organo di cui si avvale la Presidenza del Consiglio dei Ministri al fine di valutare le proposte di investimenti in infrastrutture[11][12]. In vista dell'implementazione del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, sono stati richiesti 462 milioni di euro da destinare agli interventi di riattivazione della linea[13][14].
Il binario della ferrovia risulta completamente rimosso fra le stazioni di Aurelia e Capranica, mentre sopravvive fra Capranica e lo scalo di Orte, venendo sporadicamente percorso da treni speciali nell'ambito dello scambio di materiale rotabile con la ferrovia Roma-Civita Castellana-Viterbo, che incrocia presso la stazione di Fabrica di Roma. Secondo RFI (Fascicolo Linea 113, p. 21), la tratta Capranica-Orte è ancora sospesa all'esercizio (nei giorni feriali è presente un solo bus Trenitalia che effettua servizio sostitutivo in ambo le direzioni), ma è in corso la procedura di dismissione definitiva.
Il binario procedeva prima sottopassando l'autostrada A12 e poi, dopo circa cento metri, superando il fosso Vite su di un viadotto in muratura a sei arcate. Come nel caso del ponte sulla Fiumaretta, la sua struttura era costituita da blocchi di arenaria eocenica, ad eccezione della bordatura degli archi, realizzata in mattoni. Dopo un chilometro la linea attraversava il fosso dei Veneti su un altro viadotto in muratura, simile al precedente ma leggermente più lungo e dotato di sette arcate; successivamente la ferrovia incontrava la stazione di Mole del Mignone, sperduta in piena campagna e distante diversi chilometri dai centri abitati più prossimi.
Subito dopo la stazione di Mole del Mignone il binario si immetteva nella galleria dell'Asco, lunga circa 100 metri e caratterizzata dall'essere curvilinea, in discesa e con sagoma ad arco. Sull'ingresso lato Civitavecchia della galleria fu affissa una targa di marmo recante l'iscrizione "La Società Elettro-Ferroviaria Italiana costruì MCMXXII - MCMXXVIII". In seguito la ferrovia attraversava il ponte sul fosso dell'Asco, i cui otto archi erano suddivisi in tre gruppi: i due alle estremità, di tre archi ciascuno, erano distinti da quello al centro, formato da due archi, i cui piloni in comune con gli altri gruppi erano più spessi. Affine alle infrastrutture precedenti, l'opera era composta da blocchi di arenaria eocenica e mattoni, questi ultimi a formare l'intradosso degli archi. Il tracciato raggiungeva poi un'altra galleria, la cui entrata lato Civitavecchia si presentava a sezione quadrata, poiché ristrutturata durante i lavori degli anni Ottanta; in questo punto, nel 1961, si sviluppò la frana che bloccò definitivamente la linea.
Il viadotto Melledra: l'arco a sinistra è stato rinforzato con una struttura esterna in cemento armato, quello a destra con micropali interni.
In seguito la ferrovia raggiungeva le rovine dell'antico abitato di Cencelle, nelle cui vicinanze i lavori degli anni Ottanta avevano realizzato ex novo una galleria a sezione quadrata in sostituzione di un sovrappasso, allo scopo di smorzare la pendenza della linea. Poco dopo il binario superava il fosso Melledra su di un piccolo ponte ricostruito anch'esso negli anni Ottanta: prima di allora il ponte era ad arco ed era largo 4 metri, mentre successivamente divenne a sezione quadrata e largo 8 metri. Poche decine di metri più avanti la linea si immetteva nella galleria Melledra, che fu ristrutturata, allargata e prolungata verso Capranica in occasione dei lavori degli anni Ottanta. Uscito dalla galleria il binario incontrava il viadotto Melledra, che a dispetto del nome non oltrepassava il fosso omonimo; originariamente costruito in curva e a 9 arcate, il viadotto fu innalzato su un terreno franoso e per questo negli anni Ottanta ha subito interventi di recupero molto invasivi: i primi tre archi lato Civitavecchia vennero irrobustiti con la realizzazione di altrettante volte in cemento armato poste al di sotto di quelle originarie. Dopo un tratto in trincea, il binario raggiungeva la stazione di Allumiere.
Targa posta all'ingresso della galleria Casalone.Il viadotto sul fiume Mignone.
Il tracciato fra Allumiere e la successiva stazione di Monteromano risultava essere il tratto più impervio di tutta la linea. Superata la galleria Acqua Agra, lunga 20 metri, la ferrovia affrontava tre chilometri di discesa prima di assumere un andamento pianeggiante; a questo punto incontrava la galleria Casalone, la più lunga della linea con i suoi 1367 metri originari, che penetrava in linea retta una montagna e la cui uscita lato Capranica fu prolungata e allargata tramite uno scatolare durante i lavori degli anni Ottanta. Subito dopo il binario incontrava la galleria Mignone: curvilinea e lunga circa 100 metri, anche in questo caso l'uscita lato Capranica fu prolungata e ricostruita a sezione quadrata durante gli interventi più recenti.
Dopo un chilometro il tracciato intersecava il fiumeMignone, che superava su di un alto ponte conservatosi in ottime condizioni e costituito da una porzione in ferro divisa in due sezioni da 26 metri ciascuna, più una seconda porzione in muratura sorretta da 6 arcate. La parte in ferro era a travatura reticolare: l'impalcato era costituito da due travi laterali, una superiore e una inferiore, su cui posavano gli elementi che, con un profilo a X, collegavano le travi inferiori tra di loro e con quelle superiori. Il piano del ferro su cui erano collocate le rotaie insisteva sulle travi inferiori, che a loro volta erano sorrette da tre piloni in muratura. Superata in seguito una breve ma profonda gola, la ferrovia attraversava un altro piccolo ponte prima di giungere alla stazione di Monteromano, presso cui i treni facevano rifornimento d'acqua (sopravvive l'apposita torre); sperduto in una zona montuosa, lo scalo di Monteromano distava oltre cinque chilometri dall'omonimo comune e risultava talmente isolato da non possedere neppure una strada d'accesso.
Il piazzale binari della stazione di Le Pozze, oggi demolita; al posto dei binari sorge una strada.
La ferrovia seguiva poi la valle del fosso Canino, che incrociava per tre volte prima di immettersi nella galleria Caprareccia, in salita e in curva. Il tunnel era seguito da un tratto in trincea, che andava gradualmente abbassandosi man mano che il binario aumentava di altitudine, raggiungendo i 130 metri s.l.m. presso la fermata di Le Pozze.
La pendenza media del tratto fra le stazioni di Le Pozze e Civitella Cesi era la maggiore di tutta la linea, attestandosi intorno al 25 per mille. In questa porzione della ferrovia il tracciato si componeva di lunghi rettilinei in salita che conducevano alla stazione di Civitella Cesi, lontana oltre sei chilometri dalla località omonima; poco prima di raggiungere la stazione, la linea scavalcava nuovamente il fosso Canino.
Con una pendenza media del 17 per mille, il tracciato fra le stazioni di Civitella Cesi e Blera, riconvertito a strada rurale, si snodava tra le basse colline locali, sovente attraversando tratti in terrapieno. Eludendo un avvallamento con due strette curve, il binario raggiungeva la stazione di Blera, situata a sud dell'omonimo centro abitato, in località Puntoni.
Il tratto fra Blera e Bandita di Barbarano appare infestato dalla macchia mediterranea molto più che in altri punti della linea, in quanto per anni è rimasto precluso all'accesso con autovetture: vi si può accedere solo a piedi, in bicicletta o con motocicli, a causa di alcuni blocchi di cemento che ne delimitano l'accesso. Avanzando verso sud-est, la ferrovia fiancheggiava la valle del torrenteBiedano e sconfinava nel comune di Barbarano Romano, dove giungeva alla stazione ferroviaria a servizio della località di Bandita, in realtà un semplice casello riqualificato che versa in stato di totale degrado. Poco prima del suddetto scalo, la linea incontrava un passaggio a livello sulla strada provinciale 42, che collega Barbarano a Blera.
Circa 4 chilometri di binario separavano le stazioni di Bandita di Barbarano e Barbarano-Vejano. Dopo un lungo rettilineo che costeggiava il Parco Regionale Marturanum, il tracciato scavalcava la viabilità locale con un ponte in cemento armato ed entrava nella galleria San Petricone, nei pressi della quale sono state girate alcune scene del filmStraziami ma di baci saziami del 1968. Sull'archivolto situato all'uscita lato Capranica della galleria è ancora presente il simbolo del fascio littorio, che vi fu affisso in fase di costruzione a testimonianza del periodo in cui fu realizzata la ferrovia - appunto il ventennio fascista. In seguito, superata anche la galleria di San Quirico, il binario sottopassava l'attuale strada provinciale 493 Braccianese Claudia per mezzo di un ponte in mattoni di terracotta formato da un arco a tutto sesto. Presso il ponte sopravvivono i supporti in ferro e ceramica che sostenevano le condutture elettriche e telefoniche destinate ad alimentare e collegare le stazioni della linea. Successivamente la ferrovia raggiungeva la stazione di Barbarano Romano-Vejano, a servizio dei due omonimi comuni e ancora in buone condizioni nonostante risulti abbandonata da diversi anni. In questa zona il sedime della linea, trasformato in strada rurale, risulta interessato da escursioni organizzate ed è molto frequentato da turisti e sportivi in ragione della bellezza paesaggistica e della presenza di vaste aree boschive all'interno del Parco Regionale Marturanum che in questa zona viene attraversato, in aggiunta alla possibilità di osservare numerosi reperti storici legati all'originaria presenza della ferrovia.
Il tracciato fra gli scali di Barbarano Romano-Vejano e Capranica-Sutri si estendeva per circa 10 chilometri ed è percorribile in bicicletta o a cavallo; tale segmento aveva un'altitudine compresa fra i 375 e i 400 metri s.l.m. e si estendeva verso est fra campi coltivati e prati, lontano da strade carrabili. A metà dello stesso il binario incontrava la breve e curvilinea galleria San Donato, recante il nome e l'anno di costruzione - 1923 - sull'archivolto. Avvicinandosi a Capranica Scalo, frazione del comune di Capranica, il tracciato piegava verso nord e si congiungeva alla ferrovia Roma-Capranica-Viterbo (FL3): superato un passaggio a livello la linea raggiungeva la stazione di Capranica-Sutri.
Successivamente la linea si separava dalla ferrovia Roma-Viterbo, che dopo pochi chilometri sottopassava prendendo per il centro abitato di Capranica; qui, dopo due curve, il binario incontrava la fermata di Madonna del Piano, a servizio del centro cittadino capranichese. In seguito il tracciato, attraversando un tratto in pianura, dopo una serie di curve e rettilinei superava un lungo e alto viadotto in muratura, sottopassava la strada provinciale 1 Cimina e raggiungeva la stazione di Ronciglione.
La ferrovia procedeva verso nord-est superando il fiume Rio Vicano per mezzo di un ponte in ferro, denominato "ponte di Ronciglione"; dopodiché il binario affrontava una serie di curve e incontrava un altro viadotto in muratura a cinque arcate. Sottopassata la strada provinciale 69, la linea giungeva alla fermata di Caprarola, situata a sud del comune omonimo. Avanzando in aperta campagna con un tracciato in gran parte rettilineo, il binario sottopassava prima la strada provinciale 68 e poi la strada provinciale 36. Superato un passaggio a livello sulla strada provinciale 27, la ferrovia raggiungeva la stazione di Fabrica di Roma, direttamente collegata a un altro scalo ferroviario anch'esso a servizio del comune di Fabrica, ma gestito dall'ASTRAL e posto sulla linea Roma-Civita Castellana-Viterbo. Il breve raccordo che univa i due impianti risulta ancora attivo, elettrificato e utilizzato per l'accantonamento di materiale rotabile di proprietà dell'ASTRAL[16].
Dopo Fabrica di Roma il tracciato approcciava un viadotto in muratura a quattro arcate e in seguito superava con un ponte in ferro la ferrovia Roma-Civita Castellana-Viterbo. Procedendo in rettilineo, il binario superava la strada provinciale 28 tramite un ponte di cemento e giungeva alla fermata di Corchiano. Successivamente, superata una doppia curva piuttosto stretta seguita da un alto viadotto a cinque luci, il tracciato si immetteva nella stazione di Gallese-Bassanello, poco dopo aver sottopassato la strada provinciale 34.
Il binario affrontava dipoi un ponte in parte in muratura e in parte in ferro che oltrepassava il fiume Forra di Gallese. Una serie di curve conducevano alla fermata di Castel Bagnolo di Orte, da cui aveva inizio la discesa verso Orte, che veniva raggiunta dopo alcune curve in serie, due brevi gallerie e un ponte in muratura a due luci. Il tracciato giungeva al capolinea in località Orte Scalo, dove il binario superava con un passaggio a livello la strada provinciale 150 e si congiungeva alla ferrovia Firenze-Roma poco prima di raggiungere la stazione di Orte. Gli ultimi metri di binario della ferrovia Civitavecchia-Orte sono ancora utilizzati come asta di manovra.
Tra le infrastrutture principali della ferrovia si annovera il viadotto sul fiume Mignone, che sopravvive e versa in ottime condizioni. Il ponte in discorso sorge nei pressi della stazione di Monteromano ed è formato da due travate reticolari in ferro seguite da sei arcate in muratura. Le travate in ferro sono disposte su due livelli e misurano 26 metri in lunghezza e 4 metri in altezza. L'armamento ferroviario poggia sul livello inferiore e l'impalcato è costituito come in figura: le linee blu rappresentano le travi principali, sulle quali posano le travi secondarie in verde che a loro volta sorreggono le travi curve in rosso; quest'ultime costituiscono il supporto delle rotaie che, avanzando in curva, non sono in asse con la travata, la quale invece è rettilinea. Le travi in rosso sono rinforzate e stabilizzate con gli elementi colorati in arancione, al fine di evitare deformazioni cagionate dal carico gravante su di esse rappresentato dai convogli e dall'armamento stesso. Le travi in blu sono inoltre saldate alle travate poste sul piano verticale, disposte come in figura: le travi superiori, rappresentate in nero e disposte parallelamente fra di loro in entrambi i lati dell'impalcato, non sono collegate l'una con l'altra e sono unite solo con le travi sul piano inferiore.
Il ponte di Ronciglione è un ponte ad arco in ferro situato nelle immediate vicinanze del centro abitato di Ronciglione. Superando la vallata dove scorre il fiume Rio Vicano, il ponte permette il collegamento della vicina stazione di Ronciglione con il binario diretto a Orte.
L'architettura delle stazioni ferroviarie situate lungo la linea Civitavecchia-Orte è particolare e unica in Italia. L'esterno dei fabbricati di stazioni e fermate si presenta con decorazioni in stile romanico e dalle forme classicheggianti, con leggeri tocchi Liberty. Gli impianti della ferrovia sono tutti progettati a partire da un'unica pianta: quella "tipo A" del 1906, semplificata nel caso delle fermate oppure ampliata nelle stazioni più importanti. Negli impianti medio-piccoli i fabbricati hanno tre finestre sulla facciata, mentre nelle strutture degli impianti più grandi si hanno quattro finestre; sotto ogni finestra del primo piano si trova una porta al piano terra.
Le stazioni di Aurelia, Mole del Mignone, Monteromano e Castel Bagnolo di Orte hanno la configurazione più piccola. Gli impianti di Allumiere, Civitella Cesi, Barbarano Romano-Vejano, Caprarola, Fabrica di Roma, Corchiano e Gallese-Bassanello presentano la configurazione media. La configurazione grande è riservata alla sola stazione di Blera. Diverse sono l'architettura e la pianta delle stazioni di Civitavecchia, Capranica, Madonna del Piano, Ronciglione e Orte, in quanto queste furono costruite prima che fosse realizzata la ferrovia. Le stazioni di Bandita di Barbarano e Le Pozze - quest'ultima demolita - sono anch'esse differenti poiché derivano da semplici caselli ferroviari riqualificati.
Tutte le stazioni non preesistenti alla costruzione della ferrovia presentano il nome scritto sulla facciata e sui lati del fabbricato viaggiatori. I nomi sono composti da maioliche di 10 centimetri di lato: lo sfondo è giallo, mentre le lettere e la bordatura sono in terra di Siena bruciata. Ogni lettera occupa solitamente 3x3 piastrelle di maiolica (eccezion fatta per la "I", che occupa una sola piastrella in larghezza), ma accade che nelle stazioni con il nome più lungo (come ad esempio a Bandita di Barbarano e a Barbarano-Vejano) le lettere occupano 3 piastrelle in altezza e solo 2 in larghezza. Lo spazio tra le parole è in ogni caso formato da due fila di piastrelle. Nella facciata lato binari dei fabbricati viaggiatori il nominativo della stazione è posto al centro, sotto la finestra centrale del primo piano. Nelle facciate laterali il nome si trova sempre sotto le finestre del primo piano, ma è spostato di lato verso i binari.
I fabbricati delle stazioni sono dipinti di color ocra e presentano in basso uno zoccolo di 40 centimetri formato da conci di tufo lavorati a bugnato e non intonacati, sopra i quali sono state poste delle pietre squadrate bianche. Le porte e le finestre sono bordate da cornici, anch'esse di colore bianco. Un altro particolare decorativo è rappresentato dai mensoloni che sorreggono le sporgenze dei tetti dei fabbricati: essi hanno una sagoma a L, raccordata ai due vertici esterni da un elemento curvo sagomato che poggia in basso su una base modanata e culmina in alto con una sorta di bulbo pendente all'ingiù. Dipinti in marrone in modo da imitare la colorazione del legno, tali elementi sono in realtà costituiti da cemento armato; un tondino ne percorre le varie sezioni sino a raggiungere il bulbo terminale.