Der Abschnitt von Nürnberg nach Bamberg wurde ursprünglich als Teil der Ludwig-Süd-Nord-Bahn gebaut die von Lindau über Kempten, Augsburg, Nördlingen, Nürnberg und Bamberg nach Hof ging. Der 1844 gebaute Verlauf führte allerdings nordöstlich an Fürth vorbei. Der erste Staatsbahnhof der Stadt Fürth lag deshalb noch recht abgelegen in Poppenreuth.

Die Strecke kreuzte zudem die Ludwigs-Eisenbahn von Nürnberg nach Fürth an der "Fürther Kreuzung" (ab 1876 Nürnberg-Doos). So entschloß man sich um die betrieblichen Probleme mit der niveaugleichen Kreuzung der beiden Strecken zu beheben, in zwei Schritten den sogenannten "Fürther Bogen" zu bauen. Dieser konnte schliesslich 1876 zusammen mit der Strecke nach Würzburg in Betrieb genommen werden. Der ehemalige Verlauf ist heute noch mit viel Fantasie unterhalb von Kleingründlach anhand der Flurgrenzen zu erahnen.

Im Rahmen des Verkehrsprojekt Deutsche Einheit VDE 8 erfolgt im Moment der viergleisige Ausbau zwischen Fürth und Bamberg. Dabei wurden die Unterwegshalte zum Teil komplett umgebaut um Platz für die Schnellfahrstrecke Nürnberg-Erfurt (VzG 5919) zu schaffen. Die Stationsgebäude in Kersbach und Buttenheim wurden abgerissen. Derzeit im Bau ist der Mittelbahnsteig des nach Süden verlegten Bahnhofs Eltersdorf, der Betriebsbahnhof Eggolsheim Süd und ein neuer Haltepunkt Eggolsheim nördlich des alten Bahnhofs. Die Eröffnung ist für Dezember 2023 geplant.

Zu den weiteren Planungen gehört der umstrittene Verschwenk der S-Bahn zwischen Fürth-Unterfarrnbach und Eltersdorf auf ein eigenes Gleis (VzG 5972) wobei der bestehende Bahnhof Vach durch zwei neue Halte Fürth-Stadeln und Fürth-Steinach ersetzt werden sollte. Eine Entscheidung des Bundesverwaltungsgerichts setzte dem am 09.11.2017 ein Ende. Daher soll nun eine bestandsnahe Führung erfolgen. Der bisherige Halt Fürth-Unterfarrnbach wurde zum 31.05.2022 aufgelöst und neu als Fürth-Klinikum am bis hierhin bereit realisierten Gleis der S-Bahn wiedereröffnet. Eine Güterumfahrung des Fürther Hauptbahnhofs (VzG 5955) mit einen Tunnel zwischen dem neu geplanten Abzweig Kleinreuth und Eltersdorf ist bereits konkret und soll Stand April 2022 bis 2032/2033 fertiggestellt werden.