I lavori per la costruzione della linea furono iniziati nel febbraio 1998[3], allo scopo di farvi transitare il servizio Malpensa Express, destinato a collegare Milano con l'aeroporto di Malpensa, e vennero conclusi in poco più di un anno.
A seguito dell'attivazione della ferrovia Mendrisio-Varese, dal 2018 alla linea S30 è subentrata ogni due ore la S40 da e per Albate Camerlata (via Varese, Mendrisio e Chiasso), dal giugno 2019 alla S40 è subentrata con cadenza oraria la linea S50 da Bellinzona o Airolo via Varese, Mendrisio e Lugano. Successivamente le linee S30 e S40 sono state fatte arretrare rispettivamente a Gallarate e Varese, lasciando solo la linea S50 a collegare Malpensa con la Svizzera.
Il 24 marzo 2017Ferrovie dello Stato Italiane ha emesso un comunicato stampa che ha sancito la sottoscrizione di un accordo con Regione Lombardia per il potenziamento infrastrutturale in ambito ferroviario nella regione, e in particolare riguardante l'area nord-occidentale della Lombardia e l'accessibilità ferroviaria dell'aeroporto[4].
È in corso l'istruttoria per l'approvazione del progetto definitivo per il potenziamento infrastrutturale della linea Rho-Parabiago-Gallarate, prevedendo la contestuale realizzazione del raccordo Y fra la linea Domodossola-Milano (gestita da RFI) e la linea Saronno-Novara (gestita da Ferrovie Nord Milano), onde istituire un collegamento diretto tra Milano, il sito espositivo di Rho Fiera e l'aeroporto di Malpensa, bypassando i nodi di Milano Bovisa e Saronno (giudicati troppo trafficati).[5]
Il 17 luglio 2020 è stato annunciato il finanziamento del 30% per una nuova tratta ferroviaria tra la stazione di Malpensa Terminal 2 e Gallarate o Casorate Sempione, realizzabile a partire dal 2021 con ipotesi di completamento entro dicembre 2024;[6] successivamente Legambiente, il Parco del Ticino e diversi comuni toccati dalla nuova tratta ferroviaria, che già in precedenza si erano opposti a tale progetto principalmente per il forte impatto ambientale,[7] hanno presentato ricorso al TAR della Lombardia per prevenirne la realizzazione.[8][9][10]
Dal 1º dicembre 2022 sono partiti i lavori della tratta Malpensa T2-Gallarate[11].
Un elettrotrenoCSA del servizio Malpensa Express, che collega l'aeroporto con Milano Cadorna e Milano CentraleLa passerella interna all'aeroporto che collegava il Terminal 1 con la stazione ferroviaria fino al 2013
Il servizio sulla linea prevede quotidianamente, per ciascuna direzione, una cadenza quart'oraria (dalle 4:00 alle 23:00) per i servizi Malpensa Express e bioraria (dalle 7:00 alle 23:00) per la S40.
All'atto dell'apertura della linea il servizio fu svolto solamente dai treni Malpensa Express, che all'epoca erano espletati con elettrotreni TAF pellicolati in livrea speciale ed allestimento interno dedicato; dal 2010 sono subentrati gli elettrotreni di tipo CSA, della famiglia Alstom Coradia, e dal 2025 gli elettrotreni a due piani ETR 421 "Caravaggio" di Hitachi Rail con livrea ed allestimento dedicati. Le corse internazionali da e per la Svizzera sono invece operate con elettrotreni Stadler FLIRTRABe 524. Tra il 2010 e il 2012 vi transitarono inoltre i convogli ad alta velocitàETR 500 operanti il servizio Frecciarossa di Trenitalia[13].
Italia
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