Un primo progetto, redatto nel 1894 a cura di una società belga che intravedeva l’opportunità costituita dal crescente successo del turismo religioso diretto al santuario, fu ripreso nel 1899 a cura del geometra Maggiorino Perrone e degli ingegneri Biotto e Catella, che lo completarono nel 1902.
Costituita il 28 marzo 1909 la società Società Anonima Biella-Oropa per Trazione Elettrica (SABOTE), questa acquisì la concessione per la costruzione e l’esercizio della linea avviandone i relativi lavori.
La tranvia fu inaugurata il 4 luglio 1911, consentendo ai turisti di raggiungere gli stabilimenti idroterapici e favorendo gli abitanti di Favaro e Cossila grazie al nuovo e rapido collegamento con la città e le sue industrie.
La frequentazione del servizio fu da subito elevata, con oltre 200.000 persone registrate il primo anno di esercizio; l’orario era impostato su ventidue coppie nei mesi estivi (la metà nel periodo invernale); alcune di esse erano limitate alla tratta.
Nel 1920 la SABOTE acquisì dalla belga Société Générale des Chemins de Fer Economiques la ferrovia Biella-Mongrando che nel 1922 fu riclassificata come tranvia ed elettrificata a 750 volt in corrente continua, consentendo di realizzare un percorso diretto Mongrando-Biella-Santuario. Anche in virtù dell’immissione in servizio di nuovi rotabili appositamente acquisiti il traffico incrementò fino a raggiungere nel 1925 il numero di 922.894 passeggeri trasportati. Nel medesimo anno veniva inaugurata la linea Biella-Gaglianico-Sandigliano, prolungata l’anno seguente fino a Borriana.
Nel 1927, si effettuarono alcuni lavori di ammodernamento tra i quali l’aumento della tensione di linea da 750 a 2400 Volt, il rinnovo dell’armamento, l’acquisto di ulteriori nuove elettromotrici e lo spostamento della stazione di Oropa dal primo piazzale all’area sottostante tra i padiglioni “Savoia” e “di Testata”. Il santuario si era nel frattempo dotato di ulteriori infrastrutture turistiche quali le funivie di Oropa.
Al termine della seconda guerra mondiale, nel 1945, la linea tranviaria registrò il record di passeggeri trasportati, pari a 1.924.866.
Nel 1954, in un clima politico non favorevole agli investimenti nel trasporto su rotaia, la SABOTE, le Ferrovie Elettriche Biellesi e alcuni operatori su gomma locali vennero incorporate nella nuova Azienda Trasporti Autoferrotranviari (ATA), che si adoperò per la sostituzione della tranvia con un servizio automobilistico.
Il 29 marzo 1958 fu soppresso l’esercizio ferroviario, sostituito da un autoservizio. Nell’estate dello stesso anno furono rimossi i binari, mentre la linea aerea e le vetture furono demolite.
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A ricordo della tranvia, nel 1997 fu acquisita e restaurata esteticamente un’elettromotrice della tranvia di Locarno, posta a monumento presso il santuario a ricordare l’impianto.
