De huidige spoorwegverbinding tussen Utrecht en Rotterdam is verspreid over bijna honderd jaar door drie verschillende spoorwegmaatschappijen aangelegd. In 1855 neemt de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij, als zijtak van de Rhijnspoorweg, de spoorlijn Utrecht – Rotterdam Boerengat in gebruik. De verbinding is ruim drie jaar later verlengd tot het Maasstation. In 1899 opent de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij tussen de Oude Lijn en de spoorlijn Utrecht – Rotterdam Maas de zogenaamde Ceintuurbaan. De verbinding ten noorden van Rotterdam krijgt aan beide zijden van de stad zowel in oostelijke als in westelijke richting aansluitingen op de bestaande spoorlijnen. Al voor de Tweede Wereldoorlog heeft NS plannen om de verbinding tussen Utrecht en Rotterdam vanaf Nieuwerkerk naar de Ceintuurbaan te verleggen. In 1953 is deze verbinding gereed en sluit NS het Maasstation.
Wanneer in Engeland de eerste treinen gaan rijden, ontstaan de eerste plannen voor een verbinding tussen de Nederlandse havens en het Pruisische achterland. Omdat Rotterdam via de Rijn al een goede verbinding met Keulen heeft, wordt alleen een zogenaamde Rhijnspoorweg vanuit Amsterdam aangelegd. Wanneer Antwerpen begin jaren ’40 ook via het spoor met Pruisen is verbonden, kan Rotterdam niet achterblijven. Ruim tien jaar na de opening van de Rhijnspoorweg tussen Amsterdam en Arnhem neemt de NRS in 1855 een zijtak tussen Utrecht en Rotterdam in gebruik. Terwijl de Rhijnspoorweg nog in breedspoor is aangelegd, krijgt de nieuwe spoorlijn direct normaalspoor. Datzelfde jaar is ook de spoorlijn tussen Amsterdam en Arnhem van normaalspoor voorzien en doorgetrokken naar het Ruhrgebied. Net als in Amsterdam bouwt de NRS in Rotterdam op enige afstand van het bestaande HIJSM-station een eigen station. In eerste instantie eindigt de NRS-lijn in Rotterdam ten oosten van de stad bij het tijdelijke station Boerengat. In december 1858 wordt het station Rotterdam Maas als definitief eindpunt in gebruik genomen. Vanaf 1864 meren de schepen van en naar Harwich van de Great Eastern Railway voor het Rotterdamse station aan. De NRS krijgt hiermee een belangrijk aandeel in het reizigersverkeer tussen Engeland en Pruisen. In 1878 zijn vrijwel alle veerdiensten van en naar Engeland echter naar Vlissingen verplaatst. Ook verhuizen de andere havenactiviteiten steeds meer naar het westen van de stad waardoor het station ook voor het goederenvervoer al snel aan betekenis verliest.
Terwijl de Amsterdamse stations al in 1880 zijn verbonden, duurt het in Rotterdam nog tot 1898 totdat de verbinding tussen de Rotterdamse hoofdstations Delftse Poort en Maas gereed is. Dat jaar opent de HSM de zogenaamde Ceintuurbaan die via een grote boog ten noorden van de stad de Oude Lijn met de spoorlijn Utrecht Rotterdam verbindt. Aan de westzijde van de spoorlijn komen op de Oude Lijn zowel aansluitingen richting Schiedam als richting Rotterdam. Ook aan de oostzijde van de Ceintuurbaan komt zowel een aansluiting richting Rotterdam Maas als richting Utrecht. Ten noorden van de oostelijke aansluitingen is een groot rangeerterrein gepland. Nadat is besloten om dit rangeerterrein niet aan te leggen, is begin jaren ’30 op het terrein een golfbaan aangelegd. Intussen krijgt ook de Hofpleinlijn in 1909 vanuit het station Delftse Poort een aansluiting op de Ceintuurbaan. Het baanvak tussen Delftse Poort en de aansluiting met de Hofpleinlijn is in 1927 geëlektrificeerd. In 1938 is de gehele spoorlijn tussen Utrecht en Rotterdam Maas als onderdeel van het zogenaamde Middennet elektrisch berijdbaar. Ook het resterende deel van de Ceintuurbaan en beide aansluitingen op de voormalige NRS-lijn zijn dat jaar geëlektrificeerd.
Al snel na de opening van de Ceintuurbaan ontstaan plannen om ook de treinen vanuit Utrecht naar het Rotterdamse station Delftse Poort te laten rijden. Het duurt echter nog tot 1942 tot de aanleg van een nieuwe spoorlijn tussen Nieuwerkerk en Rotterdam Noord Goederenstation van start gaat. Ondertussen is in 1951 al een verbindingsbaan tussen het goederenstation en de Hofpleinlijn geopend. NS neemt de nieuwe verbinding tussen Nieuwerkerk en Rotterdam Noord in 1953 in gebruik. Datzelfde jaar sluit NS het baanvak Nieuwerkerk – Rotterdam Maas en het gedeelte van de Ceintuurbaan tussen Rotterdam Noord en Rotterdam Maas en de verbindingsboog richting Capelle. Bij Nieuwerkerk blijft een klein deel van de voormalige NRS-lijn in gebruik voor het goederenvervoer. Tussen de splitsing tussen het oude en het nieuwe tracé en het voormalige station van Nieuwerkerk rijden tot 1970 goederentreinen.
Het traject Utrecht – Woerden is sinds eind jaren ’90 onderdeel van het project Randstadspoor, het netwerk van voorstadsverbindingen rondom de stad Utrecht. Naast de opening van enkele haltes en de invoering van extra sprinterdiensten is het baanvak tussen Woerden en de halte Utrecht Leidsche Rijn vanaf zomer 2010 viersporig. Het laatste deel tot aan Utrecht Centraal volgt eind 2018 na de bouw van een tweede brug over het Amsterdam-Rijnkanaal.
DIENSTREGELING
In eerste instantie rijdt de NRS diverse sneltreinen naar Utrecht, Arnhem en Pruisen. Via Utrecht rijden ook diverse treinen naar Amsterdam. Bovendien rijden diverse lokaaltreinen over de verbinding. Na de opening van de verbindingsbaan tussen Harmelen en Breukelen laat de spoorwegmaatschappij rechtstreekse sneltreinen tussen Amsterdam en Rotterdam rijden. Deze frequent rijdende sneltreinen stoppen doorgaans niet op de tussengelegen stations. Na de opening van de spoorlijn Gouda – Den Haag blijven de treinen vanuit Amsterdam naar Rotterdam non-stop rijden. Via een glipsysteem laat de trein de rijtuigen die bestemd zijn voor Den Haag in Gouda achter. Deze worden met een aparte locomotief naar de hofstad gebracht. Wanneer de Staatsspoorwegen de NRS overnemen, rijden de sneltreinen vanuit Rotterdam voornamelijk naar Groningen, Leeuwarden, Enschede en Arnhem.
Om de concurrentie met het toenemende autoverkeer tegen te gaan, zet NS begin jaren ’30 het zogenaamde Middennet op. Met een snelle en frequente sneltreindienst en modern materieel rijdt vanaf 1934 het ene uur een trein Rotterdam/Den Haag – Arnhem en een trein Amsterdam – Eindhoven en het andere uur rijden de treinen Rotterdam/Den Haag – Eindhoven en Amsterdam – Arnhem. In Utrecht wordt een korte overstap tussen beide treinen geboden. Daarnaast blijven ook de doorgaande treinen tussen Rotterdam/Den Haag en het noorden en oosten van het land rijden. Met de introductie van het snelle Middennet sluit NS vrijwel alle stations, haltes en stopplaatsen tussen Rotterdam en Utrecht. Alleen de stations van Gouda, Woerden en Vleuten blijven in gebruik. In Gouda wordt bij vrijwel alle treinen een Rotterdams en een Haagse treindeel gecombineerd en gesplitst. In Woerden stoppen alleen de treinen van het Middennet. Vleuten wordt bediend met de treinen die tussen Leiden en Utrecht rijden.
Vanaf 1953 laat NS de treinen van en naar het nieuwe Rotterdamse Centraal Station rijden en wordt station Rotterdam Maas gesloten. Tegelijkertijd wordt het nieuwe station Rotterdam Noord in gebruik genomen. De nieuwe voorstadshalte wordt voornamelijk bediend door de stoptreinen naar Amsterdam. In 1960 wordt de semi-sneltreindienst op het Middennet uit 1934 omgevormd tot een stoptreindienst. Tussen Rotterdam/Den Haag en Eindhoven rijdt elke twee uur een stoptrein. Het andere uur rijdt de trein naar Arnhem. Tussen Rotterdam/Den Haag en Utrecht rijdt een aparte sneltreindienst waarbij de treindelen nog altijd in Gouda combineren en splitsen. De treinen naar Groningen, Leeuwarden of Enschede rijden eenmaal per uur en combineren en splitsen voortaan in Utrecht.
Met het invoeren van de nieuwe dienstregeling bij Spoorslag ’70 gaan de intercity’s consequent eenmaal per uur naar Groningen/Leeuwarden en het andere halfuur uur naar Enschede. NS verdubbelt de stoptreindienst en laat elk uur een stoptrein naar Nijmegen en een stoptrein naar Eindhoven rijden. In de loop van de jaren ’70 wijzigt de stoptreindienst in een halfuursdienst Rotterdam – Nijmegen. Tussen Gouda en Arnhem rijdt de trein gecombineerd met de stoptrein Den Haag – Zutphen. Bovendien rijdt elk uur een stoptrein tussen Rotterdam en Amsterdam.
In mei 1990 voert NS in de brede spits, op zaterdagochtend en zondagavond de nieuwe intercitydienst Rotterdam/Den Haag – Arnhem (- Nijmegen) in. Het ene halfuur rijden de treinen vanuit Rotterdam en het andere halfuur vanuit Den Haag. Tegelijkertijd wordt de stoptreindienst naar Nijmegen ingekort tot Utrecht. Acht jaar later verandert NS de sneltreinverbinding Rotterdam/Den Haag – Arnhem een reguliere halfuursdienst. In Gouda worden de treindelen gecombineerd en gesplitst. In de spits rijden de treinen van en naar Nijmegen. In december 2006 komt een eind aan het combineren en splitsen in Gouda. Voortaan rijden de Rotterdamse treindelen van en naar Amersfoort Schothorst. Wanneer NS in december 2012 de Hanzelijn in gebruik neemt, blijft de kwartierdienst met Amersfoort van kracht. Elk uur rijdt één intercity naar Groningen, één naar Enschede en één naar Leeuwarden. Eén trein rijdt tot Amersfoort Schothorst.
MATERIEELINZET
In mei 1934 is de treindienst op het zogenaamde Middennet sterk verbeterd door de inzet van de nieuwe Dieseldrieën. NS zet de moderne treinstellen in de sneltreindiensten vanuit Amsterdam, Rotterdam en Den Haag via Utrecht naar Arnhem en Eindhoven in. Wanneer het Middennet in 1938 geheel elektrisch berijdbaar is, nemen de treinstellen Materieel ’36 de genoemde diensten over. De dieselstellen verschuiven naar de doorgaande sneltreinen Den Haag/Rotterdam – Groningen/Leeuwarden/Enschede. begin jaren ’50 zijn ook de verbindingen ten noorden en oosten van Amersfoort geëlektrificeerd en wordt de treindienst naar noord- en oost Nederland grotendeels overgenomen door getrokken treinen met de nieuwe locomotieven uit de series 1100, 1200 en 1300. In de overige treindiensten introduceert NS ondertussen het Materieel ’46.
In 1960 versnelt NS de dienstregeling Den Haag/Rotterdam – Groningen/Leeuwarden/Enschede door de inzet van stroomlijnmaterieel. Het materieel levert vooral tijdwinst op bij het kopmaken in Utrecht en combineren en splitsen van treindelen. NS zet voor grootste deel van de doorgaande treinen het nieuwe Materieel ’54 in. In de stoptreindiensten rijdt voornamelijk het oudere stroomlijnmaterieel. Eind jaren ’60 neemt het Materieel ’64 de stoptreindiensten over.
Bij de invoering van het concept Intercity in 1970 krijgt het Materieel ’54 alleenheerschappij op de doorgaande treindiensten tussen Den Haag/Rotterdam en noord- en oost Nederland. In de tweede helft van de jaren ’80 wordt het materieel geleidelijk vervangen door het nieuwe Intercitymaterieel. Eind jaren ’80 rijdt het Materieel ’54 voor het laatst tussen Rotterdam en Enschede en begin 1991 verdwijnen ze ook tussen Rotterdam en Groningen/Leeuwarden. De treinstellen rijden echter wel alle intercity’s die vanaf mei 1990 tussen Rotterdam en Arnhem/Nijmegen zijn ingevoerd. In de loop van de jaren ’90 neemt het Intercitymaterieel ook het grootste deel van deze treindiensten over. In 1995 verdwijnen de laatste Materieel ’54-treinstellen en neemt het Dubbeldeks Interregiomaterieel het grootste deel van deze treinen over.