Der Stellwagenbetrieb - ein Pferdegespann, das dreimal täglich die Strecke bis Mayrhofen befährt und bei dem die Reisenden in Zell übernachten müssen, ist dem Verkehr nicht mehr gewachsen.

Im Gasthof Bräu in Zell findet am 25. November 1892 eine Versammlung sämtlicher Gemeindevorsteher und angesehener  Persönlichkeiten des Tales statt, bei der ein Bahnkomitee gewählt wird.

Erst viel  später, am 21. April 1895, wird der Bau der Eisenbahn endgültig beschlossen. Das Bahnkomitee bestellt die Aktionäre Kaspar Schneider, Landtagsabgeordneter und Brauereibesitzer aus Zell, den Fügener Arzt Dr. Raimund Rainer und den Jenbacher Hotelier Franz Prantl als Konzessionswerber

Mehrere Projekte werden erwogen:
Ausgangspunkt Brixlegg mit der Trasse am rechten Zillerufer
Ausgangspunkt Jenbach mit heutiger Linienführung
Verbindung zur Krimmler-Bahn über Gerlos
Normalspur oder Schmalspurbahn

Im Juli 1898 wird das erforderliche Stammkapital von 150.000 Gulden (heute  ca. 1,2 Mio EURO) erreicht.

Die Konzessionswerber betreiben die notwendigen Formalitäten im k&k Ministerium und erhalten am 2. Dezember 1899 vom k&K Eisenbahnminister Heinrich von Wittek die "Concessions-Urkunde" überreicht. 

Am 16. Dezember 1899 kann daher die "Zillerthalbahn Actiengesellschat" gegründet werden.
Aus wirtschaftlichen und wehrtechnischen Erwägungen wird die Schmalspur (760 mm) gewählt. Im Kriegsfalle soll es möglich sein, im damaligen "Occupationsstaat Bosnien" den Fahrzeugpark der Zillertalbahn einzusetzen. 

Es gibt keine Hinweise über einen feierlichen Spatenstich, nachweisbar sind nur die Fertigstellungsdaten.
Am 20. Dezember 1900 ist die Bahn bis Fügen fertig (10,2km).

Am 10. Februar 1901 findet die erste ordentliche Generalversammlung in Zell am Ziller statt. Das Aktienkapital beträgt 843.000 Kronen (heute ca. 3,5 Mio Euro).

Am 24. Feber 1901 geht die Bahn bis Kaltenbach (6,3 km) und am 21. Juli 1901 bis Zell am Ziller (7,9 km). Zell am Ziller soll vorerst Endstation der Bahn sein, da aus finanziellen Gründen - die Bachsanierungen verursachen zu hohe Kosten - eine Weiterführung der Bahn bis Mayrhofen nicht möglich ist. 

Erst eine finanzielle Zusage des Ministeriums ermöglicht am 31. Juli 1902 die Vollendung der Strecke bis Mayrhofen (7,3 km).
Die Zillertalbahn besitzt nun zwei Tender-Lokomotiven, sogenannte Dreikuppler der Firma Krauß & Co aus Linz, sowie 10 Personenwagen (310 Sitzplätze), 2 Gepäckwagen, 10 gedeckte und 10 offene Güterwagen.
Es wird eine dritte Dampflok angekauft und alle aufgelaufenen Schulden konnten getilgt werden!
Schon im ersten Betriebsjahr befördert die Bahn 118.000 Personen.

Die Wirtschaftslage der Bahn ist so gut, dass sich die Gesellschaft ein Elektrizitätswerk kauft und Pläne für die Elektrifizierung schmiedet. Diese Pläne zerschlagen sich, das E-Werk wird wieder abgestoßen.
Nun konstruiert man bei der Zillertalbahn, als erste Schmalspurbahn in Österreich, einen Triebwagen (VT), der mit Dieselmotor-Antrieb (Verbrennungsmotor, daher das "V" in der Bezeichnung) ausgestattet wird. 

Der in Tux beginnende Magnesitabbau ist für die Bahn die wichtigste wirtschaftliche Grundlage bis zur Einstellung des Magnesitwerkes im Jahre 1976. Die Wirtschaftskrise in den dreißiger Jahren bedroht die Bahn in ihrer Existenz.

Der Autobus-Linienverkehr zwischen Mayrhofen und Innsbruck wird eingeführt.

Mit Beschluss der Hauptversammlung vom 12. Juli 1956 wird die "Zillertalbahn AG" in "Zillertaler Verkehrsbetriebe AG" umbenannt. 

600 000 Personen werden nun jährlich befördert.

Im Jahre 1964 bis 1965  beginnt ein schwerer Kampf um den Bestand der Bahn. Die Bahn soll zugunsten eines Straßenprojektes weichen. 

Die Tauernkraftwerke AG, Salzburg, beschließt den Bau der Zemmkraftwerke.
Die Zillertalbahn übernimmt die Transporte der Baugeräte und liefert pünktlich 325.000 Tonnen Zement und Flugasche, ohne die bereits infarktgefährdete Straße weiter zu belasten. Die Anschaffung von Rollwagen, 2  neuer Diesellokomotiven für die Güterzüge und die Einführung des Zugfunks (die Zillertalbahn ist Pionier) beweisen, dass selbst eine so kleine Bahn Unglaubliches zu leisten imstande ist. 

Die Zillertalbahn eröffnet ein eigenes Reisebüro.

Der Bau des Speicherkraftwerkes Zillergrund und die dafür von der Zillertalbahn geführten Zementtransporte bringen der Bahn einen zusätzlichen besonderen Aufschwung. 

Bund, Land Tirol, die Gemeinden des Zillertales und die Gemeinde Jenbach finanzieren ein erstes Investitionsprogramm, das eine Verbesserung und Erneuerung des Fahrweges und des Fuhrparks ermöglicht.

Mit Ankauf von 2 neuen dieselelektrischen Triebwagen (VT3 und VT4) mit Steuerwagen, 4 Personenwagen und 1 Dienstwagen beginnt ein neuer Abschnitt im Personenverkehr. 

Neubau des Bahnbetriebswerkes im Bahnhof Jenbach. 

Ansuchen um Konzessionsverlägerung bis 2009. 

Am 2. Juni 1991 wird der Taktverkehr eingeführt. Anstelle der bisher 8 werden nun 13 Zugpaare im Stundentakt angeboten.
Die Linienbusse verdichten diesen Takt zur halben Stunde. Dieses Angebot bringt eine 30%ige Frequenzsteigerung. 

Der Dampfzug wird aus dem Taktverkehr ausgegliedert und ab nun nur mehr als nostalgischer Bummelzug in einem eigenen Regelbetrieb eingesetzt 

Neubau der Reperatur- und Servicewerkstätte für den Busbetrieb
Inbetriebnahme VT5 und VT6
Einführung Verkehrsverbund Tirol (VVT) für Bahn und Bus

Erstmalige maschinelle Schotterbettbearbeitung
Inbetriebnahme VT7 und VT8

In der 92. Hauptversammlung im August 1999 wird der Beschluss gefasst, die Aktienart auf Stückaktien zu ändern und gleichzeitig das Grundkapital auf Euro umzustellen. Dieses beträgt nunmehr EUR 83.400,-- und ist in 556 Stückaktien zerlegt.
Auf dem Innsbrucker Landhausplatz wird im Juli ein Gesellschaftswagon für Festivitäten, der Kristallwagon, vorgestellt. Er ist ein Geschenk der Zilleralbahn an die Zillertalbahn zum Auftrakt der bevorstehenden 100-Jahr-Feier. 

Die Holztransporte expandieren auf 440.000 t und stellen damit die höchste jemals auf der Zillertalbahn transportierte Gütermenge dar.
Der Ausbau des Streckenabschnittes Jenbach-Fügen mit einer dritten Schiene für Normalspurbetrieb wird erwogen und geplant, scheitert jedoch an den zu hohen Kosten. Im Zuge dieser Planung wird festgestellt, dass die Innbrücke entweder verstärkt oder kostengünstiger gleich neu gebaut werden muss. 

Baubeginn der neuen Innbrücke 

Moderne Triebwagenzüge verkehren mit 70 km/h im Stundentakt über funkferngesteuerte Weichen, die von einer vollelektronischen, computergesteuerten Funkleitstelle bedient werden. Der Schemelbetrieb wird so weit rationalisiert, dass die Holztransporte auf 450.000 Tonnen klettern. Die Anschaffung zweier neuer Loks wird unabdingbar.
Heute befördert die Zillertalbahn jährlich 1,7  Millionen Fahrgäste und die Linienbusse verzeichnen fast 1,1 Millionen Passagiere. Die ZVB AG bietet 170 Mitarbeiter/innen einen sicheren Arbeitsplatz und ist damit zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor im Bezirk Schwaz geworden. 

Fertigstellung und Eröffnung der Rotholzer Innbrücke
Am 5. September  feierliche Einweihung und Übergabe des Bahnhofes Uderns an die Lebenshilfe.

Am 18. August und 19. November 2004 wurden die beiden, bei der Fa. Gmeinder Lokomotivenfabrik GmbH in Mosbach/Deutschland bestellten, Diesellokomotiven D13 und D14 Typ "Lupo" geliefert. 

Am 21. April 2005 fand die Vertragsunterzeichnung für den Ankauf von drei Steuerwagen, fünf Mittelwagen (Fa. Molinari/Zos Vrutky) und zwei weiteren Diesellokomotiven vom Typ "Lupo" (Fa. Gmeinder) statt. Die Bestellung erfolgte gleichzeitig mit Vertretern der Pinzgaubahn aus Salzburg, die typengleiche Fahrzeuge orderten.
Der Kristallwagon wurde im Zuge einer Generalsanierung mit eleganten Sitzecken und Bistrotischen augestattet.
Der seit 1984 im Einsatz befindliche Steuerwagen VS 4 wurde einer kompletten Sanierung und Neugestaltung unterzogen. Dabei wurden die Normalien der Neubaufahrzeuge zugrunde gelegt.
Für eine neue Zufahrt zur Fa. Binder wurde in Fügen eine eigene Straßenunterführung gebaut. 

Im Jahr 2006 wurde die Busflotte der Zillertalbahn um vier neue Niederflurbusse modernisiert. Weiters wurden in Innsbruck zwei weitere Bushaltestellen eingerichtet. 

Am 13. April wurde der erste, bei der Fa.Molinari/Zos Vrutky bestellte, Steuerwagen  VS 5 angeliefert. Eine neue Fahrzeuggeneration.
Anlieferung der Lokomotiven D15 (13.04.2007) und D16 (03.07.2007) vom Typ "Lupo"
Der aus dem Jahr 1983 stammende Triebwagen VT4 wurde einer Generalüberholung und Redesign unterzogen.
Start teilweiser, zweigleisiger Ausbau der Strecke Zell am Ziller - Ramsau i. Z. 

Am 19. August wurden der zweite Steuerwagen mit der Bezeichnung VS7 und im Oktober 2008 zwei weitere Mittelwagen der neuen Zillertalbahn-Fahrzeugserie B4-35 und B4-36, alle aus der Slowakei kommend, angeliefert. Somit sind nun fünf von den acht, eigens für die ZB konstruierten Niederflurfahrzeuge, auf der Bahnstrecke im Einsatz.
Fertigstellung zweigleisige Streckenabschnitt Zell am Ziller - Ramsau im Ziller bis zur EK 24.500. Am 14. Mai 2008 fand in Kaltenbach der Spatenstich zum Baubeginn des zweiten geplanten Abschnittes Kaltenbach - Aschau statt. Begonnen wurde vorerst mit dem ersten Teil zwischen dem Bahnhof Kaltenbach und der neuen Haltestelle Angererbach/Ahrnbach.
B4-32, VT5 und VT6 wurde in der eigenen Bahnbetriebswerkstätte der Zillertalbahn dem neuen Design angepasst. Am 14. Dezember 2008 Einführung des Halbstundentaktes.

Im Jahr 2009 erfolgte die Auslieferung der weiteren Mittelwagen der  neuen Zillertalbahn-Fahrzeugserie VS6, BD4-37 und BD4-38.
Einführung eines neuen verbesserten Fahrgastinformationssystems mit digitalen Fahrplananzeigern an den Haltestellen.

2010

Auf dem Areal des Zillertalbahnhofes in Jenbach entsteht eine neue Anlage für die Verknüpfung des öffentlichen Nahverkehrs von Bahn und Bus. Ein moderner und barrierefreier ÖV-Knoten wird zukünftig das verstärkte Verkehrsaufkommen sowie die wachsenden Fahrgastströme zwischen den Zügen der ÖBB, der Zillertalbahn und den Linienbussen der ZVB-AG sowie der ÖBB-Postbus GmbH (125 am Tag) optimal regeln. Die Gesamtfertigstellung dieses Projektes ist für das Frühjahr 2011 vorgesehen.
Der aus dem Jahr 1998 stammende Triebwagen VT8 wurde einer Generalüberholung und Redesign unterzogen.

Der zweite Abschnitt des zweigleisigen Ausbaus konnte mit dem Streckenabschnitt Angererbach/Ahrnbach - Aschau im August 2011 mit all den dafür notwendigen Sicherungseinrichtungen und Anpassungen im Bahnhofsbereich Aschau fertig gestellt werden. Mit 1. August 2011 erfolgte die Inbetriebnahme der neuen Bahn-Bedarfshaltestelle "Laimach-Regionalmuseum Zillertal". Am 19. Oktober 2011 wurde dem Zugleitsystem die Betriebsbewilligung vom BMVIT (Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) erteilt. Damit konnte die Entwicklung dieser neuartigen eisenbahnsicherungstechnischen Einrichtung für die Zillertalbahn erfolgreich abgeschlossen werden. Der aus dem Jahr 1993 stammende Triebwagen VT5 wurde einer Generalüberholung und Redesign unterzogen. Die Busflotte der Zillertalbahn wurde um drei neue Busse (Niederflurbus, Überlandlinienbusse)mit schadstoffarmen Euro 5 Motor erweitert. Die Zillertalbahn erhielt den VCÖ-Mobilitätspreis für deren zweigleisigen Ausbau in der Kategorie "Infrastrukturen für mulitmodale Mobilität".

Zillertalbahn erhielt den begehrten Sommer-Award-Preis 2011 des internationalen Skiarea-Sommertest in drei Einzelkategorien den Innovationspreis für die freundlichsten Zugführer, für das freundlichste Bahnhofspersonal und den Innovationspreis für Tradition & Nostalgie.

In der zweiten Jahreshälfte wurde am modernen ÖV-Knoten beim Bahnhof Kaltenbach weitergebaut. Dieser neue Terminal mit gemeinsamen Bus- und Bahnsteig lässt die Fahrgäste problemlos zwischen den Verkehrsmitteln wechseln. Den Fahrgästen steht nun auch ein eindeutig definierter Wartebereich zur Verfügung. 30 Linienbusse der Zillertaler Verkehrsbetriebe AG wurden mit neuen Bordcomputern ausgestattet um den Service und die Qualität für die Fahrgäste zu verbessern.
Die Hauptuntersuchungen der aus dem Jahr 1998 stammende Dieseltriebwagen VT7 sowie des Mittelwagens BD4 41 konnten abgeschlossen werden.
Die partnerschaftliche Zusammenarbeit mit der Pinzgauer Lokalbahn ermöglicht einen Fahrzeugtausch – der Mittelwagen BD4 42 wurde von der Pinzgauer Lokalbahn gemietet, der Solotriebwagen VTs 11 der Pinzgauer Lokalbahn als VT 1 von der Zillertalbahn eingesetzt. Die Dampflokomotive Kh101 der Feistritztalbahn wurde von den Technikern mit neuen Lagern der Achsen und Treib- sowie Kuppelstangen versehen und umfassend aufgearbeitet. Die bereits eingestellte Lok D 9 wurde im Mai verschrottet, des Weiteren wurden die offenen Güterwagen Ows 211, Ows 212, Ows 214 sowie Ow 203 entsorgt. Vom 2. bis 3. Juni fanden in Jenbach die „Tage der offenen Werkstätte“ statt bei denen zahlreiche Besucher die Werkstätten und Fahrzeuge besichtigen konnten. Die Abschnitte „Strasser Bogen“ vor dem Bahnhof, „Orgeler bis Eggerhäusel“ sowie der „Schlitterer Bichl“ wurden mit neuen Gleisen samt Unterkonstruktion versehen.

Am 12. April fand die feierliche Übergabe der 2-gleisig ausgebauten Streckenabschnitte Kaltenbach bis Aschau i.Z. und Zell am Ziller bis Ramsau i.Z. sowie des ÖV-Knotens Kaltenbach statt. Am 15. Juni wurde der moderne, barrierefreie ÖPNV-Knoten beim ZB-Bahnhof in Jenbach an die Fahrgäste übergeben. Die Feistritzbahn GmbH (FTB GmbH) aus der Steiermark erteilte 2012 den Auftrag bei der Dampflokomotive Kh101 eine komplette Fahr- und Triebwerksaufarbeitung (komplette Neulagerung der Triebachsen und Stangen, usw.), die Aufarbeitung der Überhitzungsanlage am Kessel sowie die Erneuerung der Elektrik durchzuführen. Die Lokomotive 99 633 der Öchsle Schmalspurbahn e.V. wird einer gründlichen Aufarbeitung unterzogen.
Aufgrund eines Getriebeschadens an unseren beiden Verschublokomotiven wurden die Lokomotiven D1 und D2 (Bj. 1991) neu angeschafft.
Die Diesellokomotive V13 RSE – ex D11 ZB wurde äußerlich aufgearbeitet und nach 44 Jahren im Einsatz der Zillertalbahn an das Museum der Rhein-Sieg-Eisenbahn in Aschbach verkauft.
Die neue Bedarfshaltestelle in Rotholz konnte fertiggestellt werden, wobei auch eine Weichenverlegung erfolgte.