1959年春，淄博市为支援王旺庄水利工程集资修建该铁路，由铁道部第三设计院设计，9月动工，翌年11月通车至博兴。1963年底，全线通车。路轨系标准轨距轻型轨条(18公斤/米)，为轻便铁路。线路占地3350亩，工程费776余万元，由张北地方铁路局管理。1961年5月，淄博市与惠民分立，铁路划归惠民专区管理；10月1日，移交山东省交通厅管理。
1966年7月，由石油部和铁道部联合招资，按国家三级线路标准，将原轻型轨条换成大型标准轨至博兴，由博兴延伸至东营市。1970年5月1日正式通车，改称张东铁路，全长91公里；博兴至小营，全长18公里。原小营至王旺庄线路废弃，改为博兴支线。1973年，由山东省交通厅移交济南铁路局青岛分局张店段管理
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