Adeiladwyd y lein rhwng 1833 a 1836 i gludo llechi o'r chwareli o dref fewndirol Blaenau Ffestiniog i dref arfordirol Porthmadog lle byddid yn eu llwytho ar longau.
Graddiwyd y rheilffordd fel bod wagenni llwythog yn gallu cael eu rhedeg gan ddisgyrchiant i lawr yr allt yr holl ffordd o Flaenau Ffestiniog i'r porthladd. Cludwyd y wagenni gwag yn ôl i fyny gan geffylau, a oedd yn teithio i lawr mewn wagenni 'dandi' arbennig. I gyflawni'r radd barhaus hon (tua 1 mewn 80 am lawer o'r ffordd), roedd y llinell yn dilyn cyfuchliniau naturiol ac yn defnyddio toriadau ac argloddiau wedi'u hadeiladu o gerrig a blociau llechi heb forter. Cyn cwblhau twnel hir trwy esgair ym Mynydd y Moelwyn ym 1842, roedd y trenau llechi yn cael eu gweithio dros y brig trwy incleins (a ddyluniwyd gan Robert Stephenson), y mae eu safle i'w gweld o hyd er nad oes llawer o weddillion gweladwy.
Parhaodd trenau i lawr i redeg yn gyfan gwbl trwy ddisgyrchiant ond cynyddodd teithiau cyflymach a threnau hirach gapasiti'r llinell. Mae amserlen newydd dyddiedig Hydref 1863 yn dangos chwe ymadawiad y dydd o bob terfynfa bob dwy awr, gan ddechrau am 7:00 ogb ac yn cymryd 1 awr 50 munud gan gynnwys arosfannau (cyfanswm o 20 munud) yn Nhanygrisiau, Hafod-y-Llyn a Phenrhyn. Trenau yn pasio yn unig yn Hafod-y-Llyn (o 1872 Tan-y-bwlch).
Pan ddechreuodd gwasanaethau teithwyr, yr arfer oedd i drenau a gludid i fyny gan drenau gynnwys nwyddau cyffredinol wedi'u llwytho a wagenni mwynau, yn eu dilyn gan gerbydau teithwyr, ac yna wagenni llechi gwag gyda dynion brêc.
Yr oedd y dull anarferol a llafur-ddwys hwn o weithredu yn dra pheryglus, o leiaf o ran teithwyr; o ganlyniad, cyfunwyd y cyfrannau teithiwr a nwyddau i lawr yn un trên dan arweiniad y locomotif. Parhaodd y trenau llechi llwythog i weithredu trwy ddisgyrchiant tan ddiwedd gwasanaethau teithwyr ym 1939. Daeth trenau llechi yn hir iawn yn y pen draw - roedd trenau o lai nag wyth deg o wagenni llechi yn cario dau wr brêc ond roedd angen tri brêc ar dros wyth deg o wagenni (a daeth hyn yn beth cyffredin). Roedd brêc ar gyfer tua un wagen ym mhob chwech, a'r lleill heb eu brecio. Roedd cyflymderau o fwy na 40 mya (64 km/awr) yn normal bryd hynny.