Въпросът за построяването на железопътната линия Саранбей (Септември) - Неврокоп (Гоце Делчев) се повдига през Първата световна вой­на. За използване на родопските гори за нуж­дите на армията управлението на железопът­ните съобщения при щаба на действащата армия предприема проучване на линията в участъка Саранбей - Чепино (Велинград), но до строителство не стига.

След войната отделението за горите при Министерството на земеделието повдига въ­проса за построяване на редица линии, не­обходими при експлоатацията на държавни го­ри. Отделението за мините при Министерство­то на търговията, промишлеността и труда подкрепя това искане и настоява за построя­ването на железопътната линия Саранбей-Чепино.

На 25 май 1920 г. Народното събрание гла­сува закон за построяване на теснопътната железопътна линия Саранбей-Чепино-Невро­коп.

През 1920—1921 г. се пристъпва към про­учване на линията.

Теснопътната железопътна линия Септември-Добринище е строена на пет ета­па: Септември-Велинград; Велинград-Яко­руда; Якоруда-Генерал Ковачев; Генерал Ковачев-Банско и Банско-Добринище.

През 1921 г. започват организационните ра­боти по строежа на отсечката от гара Саранбей до км 20+000. През май 1924 г. се открива втора строителна секция в Чепино и поема частта до Лъджене (Велинград).

Полагането на релсовия път започва през 1925 г. и на 2 август 1926 г. участъкът Саранбей-Лъд­жене се предава в редовна експлоатация.

През есента на 1927 г. се открива и преда­ва в редовна експлоатация и отсечката Лъджене-Чепино (Велинград-юг).

От гара Варвара линията навлиза в тясното и красиво дефиле на р. Елидере и я пресича няколко пъти с мостове. В тази част са по­строени 10 тунела и много подпорни стени.

Проучвателните работи за участъка Чепино-Якоруда започват 1924г., а строител­ството- 1925 г. Поради липса на достатъчно средства строителните работи в отсечката от вододела при Аврамови колиби до Якоруда се извършват бавно, а през октомври 1932 г. се прекратяват. Строителството в участъка Чепино-Аврамови колиби се възобновява 1933 г.

През 1934 г. се заделят повече средства и тем­повете на строителството в участъка се засилват.

Декември 1936 г. и април 1937 г. Главната дирекция на железниците сключва заеми за 150 млн. лв. от Пощенската спестовна каса, от кои­то за завършването на участъка Чепино-Якоруда се заделят 50 млн. лв.

В строително отношение най-интересната част на железопътната линия Саранбей-Добринище е участъкът Чепино-Якоруда. Тра­сето тук навлиза в недрата на Родопите, про­вира се през 15 тунела с обща дължина 1872 м, преминава вододела на Родопите и надвисва над долината на р. Места. От вододелната гара Аврамови колиби (днес Аврамово)— най-високо разположената гара в България (на 1267,40 м надморска височина), линията се спуска към гр. Якоруда. След две кръгови извивки тя слиза в долината на реките Черна и Бяла Места и достига гара Якоруда, разположена в покрай­нините на града.

Теренът, през който линията минава, е чисто планински и труден за прокарване на нормална железопътна линия. Преди построяването й в този район не е имало никакви пътища.

В отсечката Чепино (Велинград-юг) - Яко­руда има 25 тунела с обща дължина 2477,66 м. Най-дългият тунел - 314,26 т, се намира на вододела при Аврамови колиби (Аврамово).

Всички работи по линията са извършени по стопански начин, с наемни работници, с редовни и временни трудоваци и войници.

Железопътният участък Чепино—Якоруда е в редовна експлоатация от края на 1937 г.

По същото време започват проучвателни ра­боти на следващия участък-Якоруда-Ге­нерал Ковачев. Той е проектиран с елементи за нормална железопътна линия като подго­товка за бъдеща железопътна линия София-Самоков-Неврокоп (Гоце Делчев). Всички съ­оръжения в участъка са построени по проекти за нормална железопътна линия. Изключение е допуснато за тунелите, които по проекта са за нормална линия, а при строителството са обходени с варианти на теснопътното трасе.

Строежът на участъка Якоруда-Генерал Ковачев започва в началото на 1938 г. почти едновременно с проучвателните работи. Той е завършен и открит в редовна експлоатация на 30 юни 1939 г. В него са построени 88 броя водостоци и мостове. Всички работи по линията са из­вършени по стопански начин.

Първоначално се предвижда линията от Ге­нерал Ковачев да продължи до Неврокоп, но за да не останат градовете Разлог и Банско откъснати от нея, се решава строителството да продължи към тях.

Проучването   на   участъка   Генерал   Ковачев-Разлог-Банско се извършва в началото на 1940 г. и същата година започва построяването му. Предаден е в експлоатацияпрез 1941 г. Последна е строена отсечката Банско—Добринище. Участъкът е открит за експлоатация през 1945 г.

Общата дължина на линията от Септември до Добринище е 129,2 км.