La ferrovia fu costruita con lo scartamento da 1067 mm come era d'uso nel periodo in seguito alle direttive di Carl Abraham Pihl e aperta a tratte; raggiunse Hægeland il 26 novembre 1895 e Byglandsfjord il 27 novembre 1896[1]. Le stazioni principali erano situate nelle città di Mosby, Vennesla, Grovane, Iveland ed Hægeland. La ferrovia svolse un ruolo importante per lo sviluppo della valle Setesdal[1]. Nel 1928 sulla ferrovia vennero introdotte le prime automotrici[1].
Nel 1938 quando la ferrovia a scartamento normaleSørlandsbanen raggiunse Kristiansand, il capolinea della Setesdal venne arretrato a Grovane che divenne stazione di interscambio merci e viaggiatori[1].
Agli inizi degli anni sessanta la linea Setesdal, ultima rimasta a scartamento ridotto fu inclusa nel piano di chiusura adottato dalle Ferrovie dello Stato norvegesi; la tratta Byglandsfjord-Beihølen fu chiusa al traffico nel settembre 1962 e il binario rimosso; la tratta di 6 km tra Beihølen e Grovane fu preservata a cura di appassionati della linea riuniti nel "Setesdal Line Hobby Club" nel 1964.
La breve tratta della ferrovia della Setesdal, di circa 8 km tra Grovane e Røyknes, è divenuta una ferrovia museo con locomotive a vapore e carrozze con cassa in legno d'epoca restaurate. Svolge servizio nel periodo estivo giugno-agosto[1].