Die Bahnstrecke Zürich–Zug wurde am 1. Juni 1864 von der Zürich-Zug-Luzern-Bahn eröffnet. Zugleich wurde auch die Bahnstrecke Zug–Luzern von der gleichen Gesellschaft eröffnet. Die Strecke beginnt offiziell in Zürich Altstetten, das zur Eröffnung noch eine selbständige Gemeinde war.

In Zürich Altstetten schliesst die Strecke an die 1847 eröffnete Strecke nach Baden an. Dafür wurde der Bahnhof zu einem Abzweigbahnhof umgebaut.