桃林铁路于民国五十六年兴建完成，并于隔年一月正式营运。那个年代，正是台湾开始由农业转型，工业迅速蓬勃发展的时代。而桃林遂成为国内少数纯为工业建设载运原物料的铁路支线，展开了长达近四十年发光发热的任务。
桃林铁路起始于桃园站，行经过桃园市、龟山乡、芦竹乡三个行政区域，最后到达台电林口火力发电厂的终点站，全长19.2公里。建始之初，主要就是为了载运燃媒前往林口台电厂做为发电之用。
为了运送林口电厂所需煤炭，桃林支线主要运送自台中港卸货后，在龙井煤场分送到林口发电厂所需的煤炭、化学品等，另有中油、台泥等专用铁路侧线。
后来，桃林铁路的沿线工厂（中油、台泥等）向台铁申装专用侧线，全盛时期多达八条专用侧线 ( 除主要火力发电厂线外尚有制盐场总线、粮食局线、新竹化工公司线、中油公司线、嘉新水泥公司 线、台泥制品厂线、大洋塑胶线 ) ，以运输其所需要的原物料。

近几年，由于县内各项建设完备齐全，不仅吸引国内外大企业来县设厂，更让桃园县成为许多人愿意长久居住的”桃花源”。人口及私家用车的快速成长，使得道路不敷使用的窘境浮现。
而平行于台四线的桃林铁路，由于行经县内多处重要路段及风景区、商圈，特别是桃园—芦竹走廊已成为县内发展最为迅速之地，运输需求大幅成长。因此，桃林铁路是否可以肩负起部分客运功能，不仅地方人士极为关心， 前些年中央也计划将桃林支线提升为中正机场联外铁路。
桃林铁路的开发与利用遂成为桃园县交通建设重要的一环。

同时， 台电方面也评估，以铁路长途运送煤炭成本甚高，因此在八里台北港规划卸煤码头，让载煤船直接在此卸货，无须在台中卸下煤炭后转车运送，省下了不少成本。
在这样诸多条件的配合下，县府积极规划协调，力促这条铁路能为县民带来最大”行的方便与体验”。如今，桃林铁路即将变装，展现新风貌与县民见面！

桃林铁路于101年12月31日停驶，配套措施新闻。

随着时光飞逝，牵引的车头从冒黑烟的蒸气火车变成了柴油机车头，美丽的沿线风景依旧不变，火车行驶有力的节奏依旧是如此迷人。一条这么特殊的老铁路，那铁道、那风景、那火车以及铁道文化的保存，值得大家去努力维护。
随着时代进步，桃林铁路亦显老旧，经济价值衰退是残酷的事实。炼油厂地下管线设备齐全，运油效率远超过铁路运输；台北港及快速道路的启用，运输货品不再需要铁路；火力发电厂设备更新，预计于 96 年以天然气取代燃煤 … 社会变迁之迅疾、时代进步之快速，让桃园人不免问上一句：桃林铁路要开往那里去?
对于桃林铁路未来的方向，桃林铁路转型的一小步，将成为建设桃园交通网路的一大步！

虽然桃林铁路产权属于台铁局，而且台铁局目前尚未规划后续再利用，桃园县政府基于桃林铁路位于桃园县境内，为了地方繁荣及铁路资产活化，本县期望与台铁局共同合作再利用。期望桃林铁路停驶后，其后续再利用台铁局应尽速办理规划，本县建议转型为休闲游憩型交通运输功能，并与虎头山公园、南崁溪自行车道及五酒桶山风景区结合，以赋予它新的使命，除保留一段珍贵的轨道资源作为怀旧铁道外，本县已初步拟定4个未来再利用方案包括休憩绿带及观光休闲自行车道、公车捷运系统(BRT)、平面轻轨捷运(LRT)及市区道路。 为了保留珍贵的轨道资源并兼顾永续发展，本县已委托工程顾问公司作专业评估及规划，预计102年6月完成，并将召开说明会，广纳当地居民及民意代表意见，综合评估，慎选最佳方案，所以此次桃林停驶并非结束，而是另一崭新开始。