En julio de 1851, se inauguró el primer tramo de la vía férrea de 41 kilómetros de longitud, entre la ciudad de Caldera hasta Monte Amargo. La Copiapó fue la primera locomotora en recorrer las vías nacionales. Este fue un gran momento para William Wheelwright, el infatigable ingeniero norteamericano, precursor de la Compañía del Camino Ferro-Carril de Copiapó, empresa constructora de la primera vía férrea nacional y la tercera de Sudamérica. Sin embargo, es necesario constatar que la idea original de la construcción de un ferrocarril chileno, fue de un relojero de Valparaíso, Juan Mouat, quien incluso realizó algunos estudios destinados a materializar su sueño.

El descubrimiento del mineral de plata de Chañarcillo en 1832, concentró en la zona un gran movimiento de materiales, víveres y pasajeros. El objetivo del primer ferrocarril en Chile fue atender las necesidades de una región principalmente minera. Para materializar el proyecto, Wheelwright, quien era accionista de la Compañía Anglo-Chilena de Minas en Copiapó, contó con el apoyo de grandes capitalistas chilenos de la época, como Agustín Edwards Ossandon, Diego Carballo y Candelaria Goyenechea de Gallo.

Los primeros trabajos de construcción se iniciaron en el puerto de Caldera en 1850. Al nuevo puerto llegaron ingenieros y técnicos provenientes de Estados Unidos y Europa. Los rieles para la vía férrea, importados desde Inglaterra, fueron instalados sobre durmientes de roble. Meses después llegaría la Copiapó, la locomotora más antigua que se conserva hoy en Sudamérica. El ferrocarril contó con 81 kilómetros entre la estación de Caldera y Copiapó.

En los años siguientes, la vía férrea se extendió por el valle de Copiapó con un tendido total de 151 kilómetros. Se completó con un ramal de 42 kilómetros hasta Chañarcillo y, otro, de 50 kilómetros a través la quebrada de Paipote llegando a su fin en Puquios.

El ferrocarril trajo aparejados grandes adelantos para la región; no sólo permitió la creación del puerto de Caldera, sino que también promovió el progreso en la ciudad de Copiapó, impulsado por el ingenio de Wheelwright. Una de las principales obras fue la construcción de grandes máquinas para destilar el agua -que en el norte está cargada de cal- con el objeto de no dañar las calderas de la locomotora y de dar agua potable a la población. Otra iniciativa revolucionaria del ingeniero norteamericano, fue la instalación de alumbrado a gas.

Con el tiempo, los inversionistas chilenos de la Compañía de Ferrocarriles de Copiapó, fueron reemplazados por capitales extranjeros, obedeciendo a la tendencia creciente del aumento de inversiones europeas en Sudamérica. En la primera década del siglo XX, el primer ferrocarril fue adquirido por el Estado, incorporándose a la red longitudinal norte.

Este primer ferrocarril asentó, de algún modo, el proceso modernizador que estaba viviendo el país y su construcción marcó un hito a nivel nacional y continental. Ante este éxito, el Estado chileno dio su visto bueno para la construcción del ferrocarril entre Valparaíso y Santiago.