La legge che autorizzava la costruzione della ferrovia Torino-Susa, quale prolungamento della Genova-Torino, venne approvata il 14 giugno 1852 dopo un dibattito parlamentare che si protrasse intenso e serrato per oltre cinque giorni. Fu una vittoria del Cavour che nel suo intervento alla Camera aveva affermato:
Essa è il necessario completamento di una grande rete che dovrà presto percorrere in lungo e in largo gli Stati. Essa ci unirà alla Svizzera, farà capo, lo si spera, alle linee francesi, che si avvicinano già alle nostre frontiere… aumenterà l’affluenza delle navi al porto di Genova, per il vantaggio offerto da questa via a una parte della Svizzera. Ma al di sopra di questi benefici materiali ve n’è uno morale e politico, quello di saldare la Savoia al Piemonte.(…)
Pianta della città di Susa risalente al 1840.
Parole che dimostravano la ferma volontà del Governo di addivenire in futuro al traforo delle Alpi nel punto indicato dal Medail, cioè sotto il Frejus, nonostante si stessero vagliando anche altre soluzioni.
La realizzazione della linea venne affidata, con la convenzione del 14/6/1852 alla società inglese Jakson, Brassey ed Henfrey. Il Governo concorse per metà della spesa ed a lavori ultimati se ne assunse l’esercizio provvedendo al materiale rotabile ed al personale, dietro ad un compenso pari al 50% del reddito lordo.
Non presentando l’esecuzione dei lavori particolari difficoltà tecniche, la linea venne ultimata nel corso di due soli anni e aperta al traffico il 22/5/1854. La strada ferrata, lunga chilometri 52,400, era attraversata da 80 passaggi a livello e fiancheggiata da 32 tra stazioni e case cantoniere.
La linea venne a stabilire un comodo e veloce collegamento con il servizio postale delle diligenze che da Susa, attraverso il Moncenisio, raggiungevano la Valle del Rodano. Su di essa si sviluppò un movimento, specie di viaggiatori, che inizialmente fu superiore alle aspettative. Nel 1854, in 221 giorni di esercizio, circolarono sulla linea 1.354 convogli che trasportarono 249.686 passeggeri. Per il movimento delle merci non ci fu, almeno all’inizio, servizio distinto da quello viaggiatori. I treni avevano una composizione mista che permetteva di trasportare cumulativamente oltre alle merci a grande velocità, cioè i piccoli colli, anche quelle a piccola velocità, vale a dire i carichi di grandi dimensioni. Il servizio di trazione era svolto da cinque locomotive a vapore Stephenson, a quattro ruote accoppiate, con cilindri esterni.
All’inizio del 1858 l’esercizio della linea venne assunto dalla Società delle strade ferrate Vittorio Emanuele, nata il 19 maggio 1853 quando il governo di Sardegna aveva accettato l’offerta dei signori Lafitte, Bixio e soci di costruire ed esercitare a loro spese una strada ferrata da Modane al Rodano, allora confine francese, ed a Ginevra.
Il difficile rapporto tra Susa e la nuova strada del Moncenisio