- 1904年,为应对日俄战争,日本临时军用铁道监部开始建设安奉铁道,当时为762mm窄轨轻便铁路[1]:39。最初的方案是在辽阳与东清铁路接轨,战况好转后改在奉天接轨。后来野战铁道提理部将其改为南满铁路支线,
- 1905年12月3日:建成通车,1906年划归南满洲铁道管理。
- 1911年11月11日:改为标准轨距,建成鸭绿江桥,与鸭绿江对岸新义州的京义线连接,可通达釜山。全线作为日本从大陆运输物资的陆上通道。
- 1943年,由于石桥子-本溪段线路曲折,不利于铁路运行,因此打通新岭隧道,新建威宁线,即沈丹乙线,新建威宁、新岭两座车站,同时刘家河-凤凰城段也由于相同原因修建乙线。目前大部分旅客列车使用沈丹乙线,每天只有一趟去长甸的车在刘家河-凤凰城段走甲线。日本建设甲线铁路隧道24座,全部使用花岗岩石。
- 从1940年4月开始施工,1944年9月完成全线双线化。
- 第二次世界大战后,线路重要性降低,全线改为单线,更名为沈安线。四保临江战役后,1947年6月东北民主联军在夏季攻势进占安东,围困本溪,安东站到下马塘站间修复通车。1948年11月2日辽沈战役结束后,沈安铁路全线经抢修恢复单线通车。
- 韩战期间,沈安铁路及其支线凤上铁路是军事运输的大通道。1953年6月15日,投资1266万元,沈安铁路石桥子至本溪、祁家堡至草河口、刘家河至凤凰城三段复线(第二线)修复工程开工,至1953年末基本完成。金山湾至安东复线恢复工程也同时开工,至1954年6月末完工交付运营。这四段线路,均是通过山区的险峻、卡脖子路段。1959年至1986年建成本溪至南芬段复线。
- 1965年:安东市改名为丹东市,线路随之更名为沈丹线。
- 2015年1月21日,沈丹铁路金山湾至丹东段完成转线施工,列车通过此区间时不再经过蛤蟆塘站和沙河镇站[2][3][4]。
- 2022年12月12日,沈丹铁路凤凰城至金山湾段扩能改造工程顺利实现复线段开通。[5]