Les édiles aixois ayant refusé dès 1836 que le chemin de fer de Paris à Marseille passe par leur commune, ce fut le tracé de Paulin Talabot, passant par Arles, Miramas et le tunnel de la Nerthe, qui fut retenu et ouvert dès 1847. Néanmoins, la construction d'un embranchement fut rapidement décidée, notamment pour desservir les mines de Gardanne et Fuveau. Afin d'achever le contournement de Marseille, la ligne fut rapidement prolongée par la liaison Gardanne - Carnoules mais ne joua jamais vraiment ce rôle, les convois continuant à transiter par Marseille.
D'abord exploitée avec des 030 et 030 T, la ligne Rognac - Aix vit dans les dernières années du PLM circuler des 31A, 130A, 230A, 242DT en service voyageurs, et des 140 A, B et E en marchandises. Dans les années 50 le trafic subsistant fut assuré en 140 J puis 141 R, avant que la traction Diesel ne prenne le relais avec les BB 63500, 66000, 67000.
Les "trains cargos" comportaient à chaque extrémité une UM de BB 67000, remplacées en 2004 par des 67400 puis, vers 2007 ou 2008, par des BB 75000. L'opérateur ECR a repris sa traction en 2009 et utilise trois locomotives Class 77 : une UM en tête, et une machine en pousse (puis inversement après le rebroussement à Rognac).
Lors des détournements de trains vers Aix et au delà suite au travaux de modernisation de la ligne Marseille - Aix, des rames de voitures UIC, USI, Corail, RIO et RRR tractées par des BB 67400 ont fréquenté la ligne, ainsi que des autorails X 72500, X 76500 et B 81500.
Origine du kilométrage : Rognac, où le Pk 0 correspond au km 834,914 depuis Paris Gare de Lyon via l' "artère impériale". La fin de la ligne se trouve au km 24,585, où elle rejoint le km 407,680 de la ligne des Alpes (depuis Lyon Perrache via Grenoble).
A noter que la ligne ne comporte pas de tunnels, mais la plupart des ouvrages sont calibrés pour une double voie qui n'a jamais eu lieu. Huit passages à niveau sont encore présents sur la ligne, la suppression du maximum d'entre eux est envisagée si la réouverture de la ligne au trafic voyageurs a lieu.
Attention, descriptif ne comportant que les gares et ouvrages d'art majeurs (les PN et ponts ne sont pas mentionnés).