Mitte des 19. Jahrhunderts waren die Fildern und Neuhausen mit dem Bau der Eisenbahn in den Verkehrsschatten geraten, denn wichtige Eisenbahnlinien folgten meist den Flusstälern. Erstmals gründete sich im Jahr 1865 auf den Fildern ein Komitee, das sich für die Weiterführung der Schwarzwaldbahn auf die Fildern einsetzte. Die Idee wurde jedoch von der Regierung verworfen. Als im Jahr 1884 die Zahnradbahn Stuttgart-Degerloch in Betrieb genommen wurde, bildete sich neben der Filderbahngesellschaft wieder ein Komitee, das sich für die Verlängerung der Zahnradbahn von Degerloch über Möhringen, Echterdingen und Bernhausen bis Neuhausen einsetzte. Die Filderbahngesellschaft errechnete einen Finanzierungsbedarf von 1,6 Millionen Mark, der über Aktien und Obligationen gedeckt werden sollte. In den folgenden Jahren wurden immer wieder neu verschiedene mögliche Linienführungen diskutiert. Unter anderem nach Esslingen und nach Deizisau. Im Jahr 1893 fasste die Gemeinde Neuhausen den Grundsatzbeschluss, die Bahnlinie Neuhausen-Esslingen nicht mehr weiterzuverfolgen und sich stattdessen an der Bahnlinie Möhringen-Echterdingen-Neuhausen zu beteiligen. Zu diesem Zweck wurde in Neuhausen erneut ein Eisenbahnkomitee, dieses Mal unter Vorsitz von Schultheiß Balluff, ins Leben gerufen. Das Außenministerium stellte im August 1893 nur eine Konzession für die Strecke Vaihingen-Neuhausen in Aussicht, die Strecke nach Zell wurde aufgrund der zu erwartenden hohen Baukosten nicht unterstützt. Die Filderbahngesellschaft war bereit, die Hälfte des erforderlichen Kapitals für die Strecke Möhringen-Neuhausen zur Verfügung zu stellen, sofern die andere Hälfte durch die Gemeinde und Privatleute aufgebracht werde. Privatleute zeichneten im Mai 1894 Aktien im Wert von 45.000 Mark bei einer Veranstaltung im Ochsen. Und auch die Gemeinde investierte 50.000 Euro in den Erwerb eines Aktienpaketes und unterstützte so den Bau der Filderbahn, gleichwohl rechnete sie mit weiteren Kosten, unter anderem für den Bau einer Zufahrtsstraße zum Bahnhof. 1896 erteilte die württembergische Regierung die Konzession für die Strecke. Anschließend wurde sie zunächst als Schmalspurbahn gebaut und schließlich am 22. Dezember 1897 eingeweiht.
Im Jahr 1900 übernahm die Westdeutsche Eisenbahngesellschaft in Köln die Filderbahn und erwarb von der Gemeinde Neuhausen die Stammaktien. Die beteiligten Gemeinden wünschten eine Übernahme der Filderbahnlinie durch den württembergischen Staat. 1907 initiierte Schultheiß Balluff eine Denkschrift, in der die Verstaatlichung der Filderbahn und eine Weiterführung über Denkendorf nach Plochingen gefordert wurde. Bereits 1902 war die Bahnlinie auf Normalspur umgestellt worden. Als Mangel wurden die hohen Fahrpreise gewertet, außerdem war die Bahn dem Güterverkehr nicht gewachsen. Bis zum Beginn des Ersten Weltkrieges war in Sachen Verstaatlichung keine Entscheidung getroffen.
1955 hatte die Filderbahn bereits den Personenverkehr eingestellt, 1976 wurde auch der Stückgutbahnhof geschlossen und 1983 die Strecke ganz aufgegeben, das Bahnhofsgebäude wurde schließlich 1997 abgebrochen.
Zu Beginn der 1920er Jahre sah es zunächst so aus, als könne die Filderbahn über Denkendorf nach Plochingen weitergeführt werden. Aber auch dieser Vorstoß scheiterte. Deshalb griff der Gemeinderat im Juli 1924 das Projekt „Bau einer Straßenbahn nach Esslingen“ wieder auf. Nach langen Verhandlungen gelang ein Anschluss an die Straßenbahngesellschaft END, im August 1928 konnte mit dem Verlegen der Gleise begonnen werden.
Der Betrieb der Straßenbahn wurde Ende Februar 1978 eingestellt, stattdessen wurden Omnibusse eingesetzt.