Le tracée de la ligne suit la vallée de la Seine et mesure près de 130 km. Les travaux ont commencé en mai 1840 et sont l’œuvre des anglais.

Les entrepreneurs W. Mackenzie et T. Brassey ont la charge de la pose des voies, du percement des tunnels et de la construction des ponts.

Les ouvriers qui ont participé à la construction sont pour la plus grande majorité d’origine anglaise.

Quelques grèves ont éclaté pendant l’établissement de la ligne Paris-Rouen : par exemple en avril 1842, 150 ouvriers britanniques se sont mis en grève contre la tentative menée par les sous-entrepreneurs anglais de modifier l’organisation du travail.

En avril 1844, sur la ligne Rouen-Le Havre, environ 400 à 500 travailleurs anglais ont cessé le travail parce qu’ils étaient mécontents de leurs salaires.

Pour réaliser la ligne, deux années auront été nécessaires.

Le 24 avril 1843, une manifestation a réunie les ouvriers anglais et français pour la pose de la dernière pièce de charpente de la station Saint-Sever.

L’inauguration a eu lieu le 3 mai 1843. Le projet a coûté 38 millions.