Приймальна комісія дійшла до висновку, що магістраль Золочів — Тернопіль можна відкрити для товарних перевезень і обмежено для пасажирських. Її протяжність була 64,43 км. Вартість будівництвва 1 км — 102 тисячі 713 золотих ринських. Будувала акціонерна компанія «Цісарсько-королівської привілейованої галицької залізниці Карла-Людовіка». Її відкрито 22 грудня1870 року для товарних перевезень, 1 серпня1871 — для пасажирських, а 4 жовтня1871 року відкрито лінію Тернопіль — Підволочиськ.
У 1915—1916 роках прокладено Гусятинську військово-стратегічну залізницю. Устаткування для будівництва колій замовляли на фабриках і заводах Австро-Угорщини, Великої Британії, Німеччини. Основними акціонерами були держава, частково комунальні осередки, місцева влада і приватні особи.
У 1985 році Тернопільська дирекція об'єднана із Львівською дирекцією. 1993 року відбулося відновлення Тернопільської дирекції зі складу Львівської, яку скасували через складність управління персоналом і експлуатаційною роботою. У 1993 році річне навантаження складало 55 325 вагонів на рік (за 2018 рік — 78 667 вагонів) і тоді штат був більший на 259 працівників. Порівняно із 2007 роком обсяги роботи зросли у декілька разів (у 2007 році навантаження було 28 426 вагонів/рік, 2018 року — 78 667 вагонів/рік), а штат зменшився на 137 чоловік. Відповідно, виросла продуктивність праці, зокрема, щодо рівня 2007 року виконана на 118,5 % та щодо показників до 2017 року — 121,6 %. На дирекції не перший рік підтверджуються динаміка збільшення навантаження і вивантаження вантажів.
У лютому 2019 року постало питання щодо реорганізації Тернопільської дирекції і об'єднання її з Львівською дирекцію, що спричинило соціальну напругу серед працівників залізничного транспорту, на думку яких, об'єднання дирекцій не дасть очікуваного ефекту і вагомого внеску щодо покращення функціонування залізничного транспорту в Тернопільському регіону і призведе до негативного впливу на роботу залізничного транспорту[2].