Ter concurrentie van de HSM-verbinding van Amsterdam naar Den Haag en Rotterdam legt de NRS in 1869 een dubbelsporige spoorlijn tussen Breukelen en Harmelen aan. De lijn verbindt de Rhijnspoorweg Amsterdam – Utrecht – Arnhem met de spoorlijn Utrecht – Rotterdam. Tot die tijd moeten de NRS-treinen tussen Amsterdam en Rotterdam kopmaken in Utrecht. Wanneer in 1870 ook de zijtak van Gouda naar Den Haag wordt geopend, biedt de NRS een aantrekkelijk alternatief voor de Oude Lijn. De NRS rijdt met doorgaande treinen van Amsterdam naar Den Haag en Rotterdam. De eerste jaren rijden ook diverse treinen tussen Utrecht en Amsterdam via de nieuwe route. De oude Rhijnspoorweg tussen Breukelen en Utrecht is namelijk pas in 1872 dubbelsporig. Vanaf 1874 rijden de rijtuigen voor Rotterdam en Den Haag vaak gecombineerd in één trein waarvan in Gouda al rijdend het Haagse deel wordt afgekoppeld. Doormiddel van het zogenaamde glipsysteem wordt het achterste treindeel tot stilstand gebracht en met een andere locomotief naar Den Haag gereden.
Na het samengaan van de verschillende vervoerders is de Oude Lijn van Amsterdam via Den Haag naar Rotterdam de meest aantrekkelijke route. In oktober 1939 wordt de verbinding tussen Breukelen en Harmelen dan ook gesloten voor het reizigersvervoer. De spoorlijn blijft wel van belang voor het goederenvervoer. Het traject is onderdeel van de kortste verbinding tussen Noord- en Oost-Nederland en de Rotterdamse haven waarbij nergens kop gemaakt hoeft te worden. Het baanvak is een half jaar na het beëindigen van de reizigersdienst dan ook geëlektrificeerd. In september 1944 is de spoorlijn echter geheel gesloten en breekt de bezetter één van de twee sporen en de bovenleiding op. Na de oorlog haalt NS ook het tweede spoor op om elders te gebruiken.
In juni 1950 is één spoor, voorzien van bovenleiding, herlegt en hervat NS de goederendienst op het baanvak. Twee jaar later laat de vervoerder ook weer enkele reizigerstreinen via de verbinding rijden. Ondanks dat de route tot de opening van de Hogesnelheidslijn Zuid de snelste verbinding tussen Amsterdam en Rotterdam is, biedt NS doorgaans slechts een beperkte stoptreindienst tussen beide steden. Wanneer de Oude Lijn gestremd is, worden regelmatig treinen via de verbinding Breukelen – Harmelen omgeleid.
DIENSTREGELING
De verbindingsboog is aangelegd door de NRS om een aantrekkelijk alternatief voor de HSM-verbinding tussen Amsterdam en Rotterdam te bieden. De spoorwegmaatschappij laat frequent sneltreinen tussen het Amsterdamse Weesperpoortstation en het Rotterdamse Maasstation rijden. Vanaf 1870 komt hier ook de verbinding met het Haagse station van de NRS bij. De sneltreinen Amsterdam – Rotterdam rijden doorgaans non-stop en laten in Gouda volgens het glipsysteem de Haagse rijtuigen achter. Deze worden met een aparte locomotief naar Den Haag gebracht.
Wanneer de diverse spoorwegmaatschappijen intensiever gaan samenwerken en later de Nederlandse Spoorwegen vormen, neemt het belang van de reizigersverbinding tussen Breukelen en Harmelen snel af. In 1939 wordt het reizigersvervoer op de verbinding gestaakt. In 1952 gaan via Breukelen opnieuw reizigerstreinen tussen Amsterdam en Rotterdam rijden. Tussen beide steden rijden in eerste instantie slechts twee treinparen. In de loop van de jaren ’50 en ’60 bestaat de treindienst uit een starre uurdienst waarbij alleen in de spits in Breukelen en Abcoude wordt gestopt. De treinen zijn zo doorgaans enkele minuten sneller dan de sneltreinen over de Oude Lijn.
Met Spoorslag ’70 blijven de treinen eenmaal per uur rijden. Bovendien stoppen ze allemaal op elk station. Vanaf nu zijn de intercity’s over de Oude Lijn sneller. In de hierop volgende decennia blijft de treindienst vrijwel ongewijzigd. In een enkele dienstregeling rijdt een extra spitstrein naar Den Haag Centraal. In mei 1998 wordt de treindienst aanzienlijk ingekrompen. Op werkdagen rijden nog maar 13 treinen. De treinen rijden nog wel in een uurdienst, maar slechts tot 19:00 uur. In december 2005 worden de dertien treinen voor een jaar gekoppeld aan stoptreinen van Amsterdam naar Uitgeest via Haarlem. Een jaar later koppelt NS de treindienst aan de Sprinterdienst Amsterdam – Uitgeest via Zaandam. De treinen rijden in een halfuursdienst en bovendien ook weer in de avonduren.
MATERIEELINZET
Na de heropening van de verbinding wordt de stoptreindienst door verschillende soorten elektrisch stroomlijnmaterieel gereden. In 1969 wordt de treindienst overgenomen door de nieuwe Plan V treinstellen. De treindienst wordt vanaf de jaren ’80 voor diverse periodes overgenomen door het Stadsgewestelijk Materieel. In september 2010 neemt het nieuwe SLT-materieel de Sprinterdiensten over. Vanaf 2012 keert ook het SGM terug in een aantal treinen op de verbinding.