En 1842, la historia del único ferrocarril salitrero actualmente en funciones comienza con la transacción realizada entre el gobierno chileno y el súbdito británico Edward Squire el 12 de mayo de 1883, al terminar la Guerra del Pacífico, como medida de reorganización de la explotación salitrera de la pampa del Toco. Entre los principales términos de esta concesión se autorizaba la construcción de un ferrocarril entre la pampa y el puerto de Tocopilla, si bien la ley que lo oficializó fue promulgada en el Diario Oficial recién el 23 de enero de 1888.
Mientras se realizaban los primeros trabajos de planificación de la línea y de la oficina salitrera que se levantaría, se funda en Londres el 28 de marzo de 1888 la sociedad anónima “Anglo-Chilian Nitrate & Railway Company, Limited.”, con un capital de un millón de libras. En octubre comienza su elaboración la nueva Oficina “Santa Isabel”, punto de término del ferrocarril.
La línea fue planificada desde el puerto hasta la pampa siguiendo el curso de la quebrada Barriles, donde describe 263 curvas, algunas de hasta 55 m de diámetro y con una gradiente máxima de 4.1%; el trazado incluye un reverso antes de bajar a la ciudad. Una vez llegada a la pampa en la estación Barriles, la línea continuaba su suave ascenso a través de la planicie desértica hasta la estación Ojeda (km 53) donde alcanzaba su altura máxima de 1.495 m s.n.m., para continuar un lento descenso hasta El Toco y Santa Isabel, en el kilómetro 88. La línea fue construida con una trocha de 3’6’’ (1,067 m), y originalmente con rieles de un peso de 24 kilógramos por metro.