計画自体は明治末頃からありましたが、大正期に入って本格化。大正11（1922）年の鉄道敷設法改正に伴って予定線に組み込まれ、昭和11（1936）年にまず北側の五条～賀名生（あのう）～城戸（じょうど）～阪本の着工が決まります。

戦争による工事の中断と再開を経て、昭和34（1959）年までに五条～城戸の路盤（線路を敷く前の基盤）がほぼ完成しました。

ところが、ここから事態が急転します。

城戸～阪本で長大トンネルの掘削が必要となること、沿線道路の整備が進んだことなどから、国鉄は五条～城戸の路盤をバス専用道に改築して国鉄バスを運行する計画を沿線自治体に提案。五條市や大塔（おおとう）村（現在は五條市に編入）は鉄道推進を主張しましたが、「鉄道案では自村内の駅数が思ったより少なかったが、バスならば容易に停留所の数を増やせるはず」と考えた西吉野村（現在は五條市に編入）はバス案を推して対立。

さらには国鉄本社、運輸省、近鉄などが相次いで介入したために利害関係が複雑に錯綜し、建設方針は二転三転する展開になりました。

しかし、その先の城戸～阪本は日本鉄道建設公団（鉄道公団）の工事線として、昭和42（1967）年3月から工事に着手し阪本線内最長、約5kmの天辻トンネルも完成しましたが、昭和57（1982）年、地方赤字ローカル線の廃止に伴って計画は中断。一度も鉄道として利用されることのないままの未完鉄道となってしまいました。また、具体化しなかった阪本～新宮は調査線へは昇格したものの、実現には至らずに終わりました。

国鉄バスによって運行が行われた専用道のバスは昭和62（1987）年の国鉄分割民営化に伴い西日本旅客鉄道（JR西日本）へ。その後、西日本ジェイアールバス、奈良交通へと引き継がれましたが、2014年に専用道は老朽化で閉ざされてしまい、バス路線は一般道経由に変わっています。

幻の鉄道路線となった五条～阪本にはコンクリート製の橋梁やトンネルなどの遺構が今も残り、かなうことなく潰（つい）えた五新線の夢を伝えています。

コンクリート製のアーチ橋は、国道の拡幅工事をきっかけに観光資源として見直す気運が高まり、国道との交差部分以外は撤去されず現存しています。また、トンネルの一部は、過去には大阪大学の宇宙線研究施設として活用され、現在ではシイタケの栽培が行われています。

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