La loi fondamentale du 11 juin 1842 donne un statut général à l'établissement des voies ferrées en France, puis fixe les grandes lignes du réseau ferroviaire depuis Paris.
Le projet d'établissement de la ligne de Paris à Lyon par la rive gauche de la Saône, abandonné avant 1854, attendra 1856 pour devenir le premier chemin de fer à s'implanter dans le département de l'Ain. Cette ligne de 75 km de Lyon (Saint-Clair) à Bourg par Ambérieu-en-Bugey est ouverte le 23 juin 1856 par la compagnie de chemin de fer de Lyon à Genève.
En 1857, la compagnie du chemin de fer de Paris à Lyon fusionne avec celle de Lyon à la Méditerranée pour former la compagnie du Paris-Lyon-Méditerranée, qui absorbe également la compagnie de Lyon-Genève.
Cette nouvelle compagnie crée une ligne de 65 km entre Ambérieu-en-Bugey et Seyssel le 7 mai 1857.
Le département de l'Ain s'ouvre alors vers l'international puisqu'il est relié à la Suisse, puis à l'Italie grâce au raccordement avec le chemin de fer Victor Emmanuel à Culoz.
La loi de 1865 autorise l'établissement des chemins de fer d'intérêt local, soit par les départements et les communes avec ou sans le concours des propriétaires intéressés, soit par les concessionnaires avec le concours des départements et des communes. Le Conseil général arrête le tracé, le mode et les conditions de construction, les traités et les dispositions nécessaires à l'exploitation. Les ressources créées pour le développement des routes vicinales peuvent être affectées à la construction d'un chemin de fer d'intérêt local.
Par ailleurs, des subventions, sur les fonds du Trésor, peuvent être accordées pour la construction des chemins de fer d'intérêt local. Le préfet approuve les projets définitifs, après avoir pris l'avis de l'ingénieur en chef, puis homologue les tarifs et contrôle l'exploitation.
Entre 1865 et 1880 l'État accorde indifféremment des concessions d'intérêt local ou d'intérêt général à des compagnies. De nombreuses compagnies privées participent alors à la construction des voies ferrées, dont la société indépendante « Mangini », qui crée la compagnie de la Dombes en 1865 pour construire la ligne Sathonay à Bourg.
La loi de 1880 renforce la tutelle de l'État, définit les pouvoirs du concédant et fixe les conditions de financement. Elle institue le tramway à moteur mécanique qui utilise les routes comme assiette de voie.
La concession est accordée :
- par l'État pour l'utilisation des routes nationales,
- par les Départements pour l'utilisation des routes départementales, de grande communication ou d'intérêt commun,
- par les communes pour toute ligne ne débordant pas de son territoire et tracée uniquement sur des chemins vicinaux ordinaires et des chemins ruraux.
Le département peut accorder une concession à l'État ou à une commune, une commune à l'État ou à un département.
La loi du 31 juillet 1913 unifie l'établissement et l'exploitation :
- par les départements des chemins de fer d'intérêt local et des tramways à moteur mécanique,
- par les communes sous le nom de voies ferrées d'intérêt local :
o pour les tramways transportant des voyageurs, des bagages enregistrés et de la messagerie
o pour les tramways transportant uniquement des voyageurs.
Elle impose pour toute exploitation de voies ferrées d'intérêt local.
Les mises en service sont effectuées entre 1879 et 1934. Exploité par de nombreuses sociétés, ce réseau est regroupé au sein d'une régie départementale des Tramways de l'Ain à partir de 1918. Cependant, à partir de 1920, avec le développement du transport automobile, une politique de coordination et de contrôle des transports de voyageurs et de marchandises se met en place à la Préfecture et aux Ponts et Chaussées. Les lignes de tramways sont alors remplacées par un service d'autocar.
Le fonds de la préfecture concerne tous les dossiers du réseau des chemins de fer d'intérêt général de la compagnie Paris-Lyon-Méditerranée et tous les dossiers des chemins de fer d'intérêt local.
Le fonds des Ponts et Chaussées contient uniquement les dossiers des lignes de la compagnie Paris-Lyon-Méditerranée, de La Cluse à Saint-Claude (Jura) et de Longeray (hameau de Léaz) à Divonne-les-Bains.
Les dossiers concernant le réseau des chemins de fer d'intérêt général de la compagnie Paris-Lyon-Méditerranée sont conservés principalement dans le fonds de la préfecture.
Les lignes de chemins de fer d'intérêt général établies par les grandes compagnies traversent le département de l'Ain. Elles comprennent le réseau principal, la ligne de Lyon à Genève et l'embranchement d'Ambérieu-en-Bugey à Mâcon, et les 11 autres lignes du réseau secondaire, traversant le département et construites par les grandes compagnies pour se raccorder les lignes principales.
Quant aux lignes de chemins de fer d'intérêt local, elles desservent les communes rurales du département, afin de répondre à la demande des populations éloignées des grandes lignes d'intérêt général. Ces lignes de tramways sont gérées par des compagnies privées. Le département de l'Ain fut parmi les plus riches en chemins de fer avec 485 km de lignes. Le premier réseau est établi par Jeancard, concessionnaire de la compagnie du chemin de fer économique du sud-est. Puis à partir de 1911, le deuxième réseau est développé par Vial, concessionnaire de la compagnie des Tramways de l'Ain.
Les embranchements de voies ferrées affectées au transport des marchandises sont construits aux frais des propriétaires de carrières, de mines et d'usines qui doivent s'entendre avec le concessionnaire.
Les dossiers généraux comportent la réglementation générale, les projets des tracés, des rapports de différentes compagnies et sociétés intervenant dans le département, des notes sur l'utilisation du chemin de fer, la largeur des voies... D'autres documents sont relatifs à la marche des trains, à la construction de gares et à la gestion du personnel. Cette sous-série concerne également la concession et l'exploitation de lignes, les projets non réalisés, ainsi que l'électrification des lignes de montagnes.
Le classement adopté présente d'abord les chemins de fer d'intérêt général, classés par lignes, ensuite les chemins de fer d'intérêt local.
