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Zu Beginn der Eisenbahnzeit in der Region herrschte ein reger Konkurrenzkampf zwischen den noch privaten Eisenbahngesellschaften. Bereits im Jahr 1866 wurde die Aachen-Düsseldorfer Eisenbahngesellschaft durch die Bergisch-Märkische Eisenbahngesellschaft übernommen.

Aus der Konkurrenzsituation der Bergisch-Märkischen Eisenbahngesellschaft gegenüber der Rheinischen Eisenbahngesellschaft resultierte die Suche nach profitablen Eisenbahnstrecken um sich gegenüber der Rheinischen Bahn behaupten zu können.

Eines der für die Bergisch-Märkische Eisenbahngesellschaft interessanten Projekte war eine Strecke zwischen Düren und Jülich. Lange Zeit hatte Jülich vergeblich um eine Anbindung an die Eisenbahn gekämpft, jedoch erfolglos. So war bereits im Jahr 1837 die Trassenführung der Strecke Aachen-Köln über Jülich gescheitert, was in Jülich helle Empörung hervorrief.

Den Umstand vor Augen, dass das Jülicher Land eisenbahntechnisch noch nicht erschlossen war und die Jülicher unbedingt einen Eisenbahnanschluss wollten, begann die Bergisch-Märkische Bahn mit der Planung einer Strecke von Jülich nach Düren. Diese Strecke sollte den Jülichern den Anschluss an die Strecke der Rheinischen Bahn von Köln nach Aachen sicherstellen.

Die Strecke von Düren nach Jülich konnte am 01.10.1873 eröffnet werden. Gleichzeitig nahm die Bergisch-Märkische Eisenbahngesellschaft eine Strecke von Stolberg über Jülich bis Odenkirchen in Betrieb, so dass Jülich nun in vier Richtungen einen Eisenbahnanschluss hatte.

Im Jahre 1882 ging die Strecke im Rahmen der Verstaatlichung der Eisenbahngesellschaften an die preußische Staatsbahn über, die nun den Betrieb fortführte.

Im Jahr 1918 wurde an der Strecke in der Nähe von Jülich ein Ausbesserungswerk der Reichsbahn in Betrieb genommen, dass für mehr Verkehr auf der Strecke sorgte.

Lange Zeit geschah nichts Außergewöhnliches an der Strecke, bis im Jahre 1944 der Betrieb durch Zerstörungen im 2. Weltkrieg stark eingeschränkt wurde. Neben Teilen der Gleisanlagen und Brücken wurde auch der Jülicher Bahnhof zerstört. Der neue, heute noch erhaltene Bahnhof, wurde im Jahr 1952 fertig gestellt.

Nach dem Krieg hatte die Deutsche Bundesbahn den Betrieb von der Reichsbahn übernommen und führte diesen jetzt weiter fort. Als Triebfahrzeuge kamen neben den noch vorhandenen Dampflokomotiven in der Folgezeit erstmalig Schienenbussen der Baureihe V 98 (Baureihe 798) zum Einsatz. Ab 1978 wurden Akkutriebwagen der Baureihe 515 eingesetzt. Zeitweise kamen Personenzüge zum Einsatz, die mit Lokomotiven der Baureihe 212 bespannt waren.

Mit der Einführung des Sommerfahrplanes 1956 wurde der Haltepunkt Selgersdorf erstmalig angesteuert.

Am 14.09.1979 wurde nahe des alten Bahnhofes Jülich-Süd ein Gleisanschluss für die Kernforschungsanlage Jülich in Betrieb genommen.

Zum 22.05.1982 wurde der Haltepunkt Jülich-Krauthausen in Niederzier-Krauthausen umbenannt. Diese, wenngleich etwas späte Umbenennung des Haltepunktes, war ein Resultat der kommunalen Neugliederung des Jahres 1972. Mit der Neugliederung fiel seinerzeit Krauthausen von Jülich an Niederzier. Die Umbenennung des Haltepunktes wurde nach Antrag der Gemeinde Niederzier durchgeführt.

Mit dem gleichen Datum wurde die Bedienung des Bedarfshaltepunktes Jülich-Süd eingestellt.

Ebenfalls im Jahr 1982 kaufte die Gemeinde Niederzier das frühere Empfangsgebäude des alten Haltepunktes Krauthausen auf, nachdem das Gebäude wegen der Verlegung des Haltepunktes überflüssig geworden war. Die Gemeinde ließ das Gebäude abreißen und legte an dieser Stelle eine Grünfläche an.

In den Neunziger Jahren sah sich die Deutsche Bahn gezwungen den Verkehr auf der Strecke einzustellen, da sie nicht mehr rentabel betrieben werden konnte. Zur Einstellung des Personenverkehrs auf der Strecke kam es nicht, da die Dürener Kreisbahn den Personenverkehr auf eigene Kosten übernahm und Änderungen am Konzept, sowie dem Wagenpark vornahm.

Die DKB setzte zunächst überholte Schienenbusse auf der Strecke ein, die ab 1995 von neuen Regiosprintern der Fa. Duewag ersetzt wurden. Das Konzept der Dürener Kreisbahn ging auf. Bereits im Jahr 1994 konnten die Fahrgastzahlen der DB (Vergleich 1989) verdreifacht und bis zum Jahr 1998 verfünffacht werden.

Dies konnte auch dadurch erreicht werden, dass die DKB neue Haltepunkte einrichtete und die bestehenden Haltepunkte neu ausstattete. Als letzter Haltepunkt ist im November 2000 die Haltestelle "Im großen Tal" in der Nähe des gleichnamigen Gewebegebietes im Jülicher Norden hinzugekommen.

Durch diese Erfolge bestärkt strebte die Dürener Kreisbahn eine Verlängerung der Strecke bis nach Linnich an, dass seit 1968 nicht mehr im schienengebundenen Personenverkehr versorgt wurde. Geplant war die Wiederinbetriebnahme für Oktober 2001. Dieser Termin konnte allerdings nicht eingehalten werden, da das Land NRW bereits zugesagte Fördermittel nicht wie angekündigt auszahlte und eine Vorfinanzierung die Mittel der DKB überstiegen hätte.

Nach der Einigung zwischen Land, dem Kreis Düren und der Rurtalbahn wurden im Herbst 2001 die Arbeiten für die Verlängerung der Strecke wieder aufgenommen. Ein Teil der Bahnübergänge wurde neu angelegt und die Brücke über die Jülicher Römerstraße erneuert werden.

Nach Beendigung der Arbeiten wurde die Streckenhöchstgeschwindigkeit auf 80 km/h festgesetzt. Am 16.06.2002 konnte die Verlängerung der Strecke von Jülich nach Linnich in Betrieb genommen werden. Zur Eröffnung gab es gleich vier neue Haltepunkte: Jülich-Nord, Broich, Tetz und Linnich.

Nach eigenen Angaben spielt die Dürener Kreisbahn für die Zukunft mit dem Gedanken, die Strecke noch weiter fortzuführen. Angedacht ist dabei die Verlängerung der Strecke bis zum Bahnhof Baal an der Strecke Aachen-Düsseldorf, die für die Bevölkerung eine wichtige Anbindung an den Ballungsraum Mönchengladbach-Neuss-Düsseldorf darstellt. Allerdings besteht dabei das Problem, dass nach der Einstellung des Betriebes auf der früheren Strecke Linnich-Baal im Jahre 1974 die Gleise entfernt und die Grundstücke zum Teil verkauft wurden. Je nach Trassenführung müßte eventuell auch eine neue Brücke über die Rur errichtet werden.

Weiterer Güterverkehr kam auf die Strecke, als das neue Braunkohlenkraftwerk der Zuckerfabrik Jülich am 25.09.2004 seinen Betrieb aufnahm. Täglich wird das Kraftwerk mit einem Ganzzug Braunkohle durch die Rurtalbahn beliefert. Diese Fuhre erreicht Jülich in den späten Abendstunden. Die Entladung beginnt dann jeweils am folgenden Morgen ab 6.00 Uhr. Für den Verschub wurde zunächst die V 35 der Rurtalbahn eingesetzt.

Im Herbst 2010 wollte die Rurtalbahn den Haltepunkt Huchem-Stammeln zu einem Kreuzungspunkt ausbauen und den bisherigen Bahnsteig durch einen Mittelbahnsteig ersetzen. Grund für den Umbau ist eine veränderte Fahrplanlage des RE 1 und RE 9 im Bahnhof Düren, dessen Anschlüsse im bisherigen Betriebsablauf nicht mehr gewährleistet werden konnten. Der neue Kreuzungspunkt beschleunigt die Fahrzeiten derart, dass die neuen Anschlussverknüpfungen aufrecht erhalten werden können. Nach Verzögerungen im Planfeststellungsverfahren konnte der Haltepunkt in seiner neuen Form erst am 11.12.2011 in Betrieb gehen.

Ausgangspunkt der Strecke anhand der Kilometrierung ist der Bahnhof Jülich.

Bis in die achtziger Jahre war der Bahnhof Jülich mit umfangreichen Anlagen versehen. Es gab sogar ein eigenes Betriebswerk. Nachdem jedoch alle anderen an Jülich angeschlossenen DB-Strecken stillgelegt wurden, ließ die Bedeutung Jülichs massiv nach.

Zu den besten Zeiten gingen von hier aus Züge in Richtung Mönchengladbach, Stolberg, Baal/Dalheim und Mariadorf/Aachen-Nord. Von den Bahnanlagen im Bahnhof Jülich ist fast nichts mehr erhalten geblieben, es sind aktuell nur noch drei Gleise übrig geblieben.

Die Strecke verlässt die neu angelegten Haltestellen am ehemaligen Empfangsgebäude und passiert die auf der linken Streckenseite liegende Zuckerfabrik. Rechts vom Streckengleis ist noch der alte Lagerschuppen erhalten.

Bei der Ausfahrt aus dem Bahnhof wird die Strecke zunächst noch von einem Gleis begleitet, dass früher die Zufahrt zur Zuckerfabrik sicherte und heute noch als Anschlussgleis für das Heeresinstandsetzungswerk dient. Die Strecke verläuft dabei in einer weiten Linkskurve.

Im weiteren Verlauf unterquert die Strecke die L 253 kurz hinter dem Ortsausgang Jülichs und erreicht kurz darauf das auf der linken Seite liegende Heeresinstandsetzungswerk, das bis ins Jahr 1964 als Ausbesserungswerk der Bundesbahn diente.

Die Strecke verläuft weiter entlang des Instandsetzungswerkes bis sie die Waldstraße, die als Zufahrt zum Forschungszentrum und des Instandsetzungswerkes dient, quert. Direkt hinter dem Bahnübergang liegt der Haltepunkt Jülich-Forschungszentrum. Früher hatte dieser Haltepunkt die Bezeichnung Jülich-Süd und lag auf der anderen Seite des Bahnüberganges. Auch dieser Haltepunkt ist von der DKB überholt worden und hat jetzt die üblichen blauen Wartehäuschen.

Nach Verlassen des Haltepunktes verläuft die Strecke weiter gradlinig, bis sie bei km 4,2 an das Anschlussgleis für das Forschungszentrum erreicht. Dieser Anschluss dient ausschließlich dem Güterverkehr und wird nur noch selten genutzt.

Nur 300 m hinter dem Anschlussgleis für das Forschungszentrum befindet sich der nächste Haltepunkt. Der Haltepunkt Selgersdorf befindet sich am Ortsrand von Selgersdorf an der Daubenrather Straße. Die Strecke verläuft weiter entlang des Ortsrandes und geht dann über ins freie Feld.

Als nächstes erreicht die Strecke bei km 6,3 den Haltepunkt Niederzier-Krauthausen. Dieser Haltepunkt wurde in Jahr 1995 eingerichtet. An dieser Stelle ist ein Ausweichgleis eingerichtet, an dem die planmäßigen Zugkreuzungen stattfinden. Der Haltepunkt ist als Mittelbahnsteig zwischen den Streckengleis und dem Ausweichgleis ausgelegt.

Weiter verläuft die Strecke entlang des Krauthausener Ortsrandes um bei km 6,7 den früheren Bahnhof Niederzier-Krauthausen zu erreichen. Der Bahnhof lag am Bahnübergang Pierer Straße. Zumindest Zeitweise war am Haltepunkt ein Ladegleis in südlicher Richtung angeschlossen. Der Bahnhof existiert heute nicht mehr, an seiner Stelle befindet sich ein Neubaugebiet.

Die Strecke verläuft weiter entlang des Krauthausener Ortsrandes um dann wieder ins freie Feld zu münden.

Nachdem sie das freie Feld verlassen hat, verläuft die Strecke am östlichen Ortsrand Selhausens entlang um den an der Dorfstraße gelegenen Haltepunkt zu erreichen. Die Strecke verlässt Selhausen wieder und erreicht als nächsten Haltepunkt Huchem-Stammeln.

Die Strecke durchquert die Ortschaft Huchem-Stammeln und quert zunächst die Köttenicher Straße bevor sie zum Haltepunkt Huchem-Stammeln gelangt. Zeitweise war der Haltepunkt ein Bahnhof, der über ein Umfahrgleis mit Mittelbahnsteig und ein Ladegleis verfügte. Nachdem die Rurtalbahn das zweite Gleis in Huchem-Stammeln bereits seit Jahren nicht mehr genutzt hatte, wurde dieses Ende Oktober 2004 entfernt. Um Anschlüsse im Bahnhof Düren zu gewährleisten wurde das Umfahrgleis im Jahr 2011 wieder eingerichtet.

Nach der Kreuzung der Bahnhofstraße verläuft die Strecke weiter durch das Gewerbegebiet Talbenden-Rurbenden um dann bei km 11,4 auf einer Brücke die Autobahn A4 zu überqueren.

Direkt im Anschluss an die Autobahnüberführung gelangt die Strecke zum Gewebegebiet "Im großen Tal", dass sie an dessen östlichen Rand passiert. Vor dem Bahnübergang mit der Thomas-Mann-Straße liegt bei km 12,5 der letzte neue Haltepunkt der Strecke, der Haltepunkt "Im Großen Tal". Dieser wurde im November 2000 durch die DKB neu angelegt.

Weiter verläuft die Strecke durch freies Feld, bis sie sich der Stadt Düren nähert. Am Ortseingang Dürens beschreibt die Strecke eine weite Rechtskurve um gemeinsam mit der Hauptstrecke Aachen-Köln und der Distelrather Strecke die Arnoldsweiler Brücke zu unterqueren.

Nach der Brücke beginnt bereits das Vorfeld des Dürener Hauptbahnhofs. Das Ende der Strecke befindet sich an einem Stumpfgleis direkt am Empfangsgebäude.

In Düren bestehen Anschlüsse in Richtung Aachen und Köln, sowie nach Heimbach, dass ebenfalls von der Dürener Kreisbahn versorgt wird. Eine direkte Durchfahrt ist hier allerdings nicht möglich.

Früher bestanden weitere Umsteigemöglichkeiten in Richtung Zülpich/Euskirchen und Neuss. Heute ist der Dürener Bahnhof betrieblicher Mittelpunkt der Dürener Kreisbahn, nachdem sie zum 01.04.2000 den Güterumschlag von der DB Cargo übernommen hat.

Aufgrund der früher größeren Bedeutung Dürens für die Eisenbahn bestand hier lange Zeit ein Betriebswerk, dass im Jahre 1986 geschlossen wurde.