Las primeras iniciativas que contemplan el enlace de Burgos y Santander por ferrocarril datan de finales del siglo XIX, pero hay que esperar hasta 1908 para que nazca la idea, apadrinada por las diputaciones de Santander, Burgos, Soria y Zaragoza, de unir los puertos de Valencia y Santander.
En 1925 dan comienzo las obras, en un momento de gran impulso ferroviario auspiciado por el General Primo de Rivera. Esta línea férrea, cuyas obras avanzan con gran rapidez, no tienen nada que ver con el ferrocarril de vía estrecha que se pensó en un principio, ya que en su construcción se emplean las técnicas más modernas, y su tendido es un verdadero alarde de ingeniería, con estupendas obras de infraestructura, que la colocan entre las mejores líneas férreas europeas del momento.
El primitivo trazado se dirigía hacia la localidad de Ontaneda, ya que desde aquí existía un ferrocarril de vía estrecha hasta Santander, pero en 1930, cuando ya estaban en servicio los 366 km que separan Calatayud de Cidad-Dosante, se paralizaron las obras ante la dificultad que supone el paso de la Cordillera Cantábrica, y con su reanudación, tras la Guerra Civil, se acometió un nuevo trazado que se dirigía directamente a Santander, a través del túnel de La Engaña, el más largo del ferrocarril español (6975m), construido entre las provincias de Burgos y Cantabria y nunca inaugurado.
Los trabajos fueron suspendidos definitivamente en 1959.. Atrás quedaban 650 km de vías hasta Valencia, y solamente faltaban 63 km hasta Santander, de los cuales, en aproximadamente la mitad ya estaba finalizada la infraestructura y otras importantes obras. El tráfico por la línea, sin el puerto de Santander fue escaso, sobre todo en el tramo Burgos-Cidad Dosante.
La vía dispone de carril de 45 kg por metro y traviesa de madera. El radio mínimo de sus curvas es de 300 metros y la rampa máxima en la provincia de Burgos es de 16 milésimas.
Para llevar el Santander-Mediterráneo hasta Santander, faltaban por construir 63 kilómetros de vía hasta Boo de Guarnizo, ya que en ese punto el tren enlazaría con el de la línea Venta de Baños-Santander, también de ancho normal, que llegaba a la capital cántabra desde Palencia por Alar del Rey.
Esos kilómetros pendientes se dividieron en diez tramos, de los cuales se ejecutaron seis, entre ellos los correspondientes a Villaescusa. Quedaron sin contratar comprendidos entre Yera y Vega de Carriedo, de una extensión total de 28 kilómetros.
Finalmente, la casi totalidad de la línea fue clausurada a todo tipo de tráficos el 1 de enero de 1985, tras una larga agonía motivada por su pésima explotación y su falta de mantenimiento.