Ende des 19. Jahrhunderts wurde in der Steiermark per Gesetz vom 11.2.1890 ein Steirischer Localeisenbahnfonds geschaffen, um auch manchem Seitental zu einem Bahnanschluß zu verhelfen. So eröffnete das Kronland Steiermark etliche Linien, die sie den neu gegründeten Steiermärkischen Landesbahnen (StmLB bzw. StLB) unterstellten. 1892 wurde die Schmalspurlinien Preding-Wieselsdorf -Stainz und 1893 die 22,7 km lange Linie mit 760 mm Spurweite von der Südbahnstation Kapfenberg nach Au-Seewiesen eröffnet. Besonders für die Eisenindustrie und die Forstwirtschaft des Thörltales war die Linie bedeutsam. Es gab lange Zeit den kühnen Plan einer Fortführung bis Gußwerk, dem Endpunkt der Mariazeller Bahn, doch angesichts der Geländeverhältnisse hätte sich eine solche Verbindung nicht amortisiert.
Der Personenverkehr blieb zeitlebens das Sorgenkind. In den 30er Jahren setzten die StLB hier Triebwagen ein, doch zum 15.3.1959 gaben sie den Personenverkehr auf. Der 2,9 km lange Abschnitt Seebach-Turnau nach Au-Seewiesen war danach ebenfalls nicht mehr zu halten und wurde zum 31.12.1964 eingestellt und danach abgetragen. Der übrige Güterverkehr blieb dagegen sehr rege und die StLB investierte mit der Zeit viel in den Fahrzeugpark und die Infrastruktur. Eigentlich sah die Zukunft nicht schlecht aus, denn die Eisenwerke Pengg in Thörl, Margarethenhütte und Hansenhütte waren ein guter Frachtkunde, als diese jedoch nach einer Bankpleite Konkurs anmelden mussten, war es um die Thörlerbahn geschehen. Zum 31.12.1995 verhängten die StLB eine Annahmesperre für den Güterverkehr Kapfenberg bis Aflenz, wickelten danach nurmehr den Verschub von Normalspurwagen in Kapfenberg ab und zum 31.12.1998 gaben sie die Konzession auf.
Noch 1993 hatte der Verein Thörlerbahn erste Sonderfahrten veranstaltet und Pfingsten 1995 konnte er sogar die dem Club 760 gehörende Z6, eine originale Thörlerin, in Betrieb nehmen. Auch bestanden Chancen, die Strecke als Museumsbahn zu erhalten, doch zum einen der Widerstand der Anliegergemeinden, die einen Ausbau der Bundesstraße und den Bau eines Radwegs auf der alten Bahntrasse anstrebten, und zum anderen die eklatante Misswirtschaft innerhalb des Vereins (der danach in Konkurs ging) ließen das Projekt scheitern. Am 23.10.1998 fuhr der letzte Dampfzug ins Thörltal. Im Jahr 2003/ 2004 erfolgte dann der Abbau der Bahnanlagen.
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