豊橋 - 大海間は豊川鉄道が開通させた。最初の開業区間は豊橋 - 豊川間で、大海駅まで開通したのは1900年である。1925年に全線が電化され、翌年には名古屋からの路線を延ばしてきた愛知電気鉄道（名古屋鉄道の前身の一つ）が乗り入れを開始している。

大海 - 三河川合間は豊川鉄道傍系会社の鳳来寺鉄道により1923年に開業した。豊川鉄道と同年に電化されている。