I 1864 åbnede den smalsporede jernbane mellem Fakse Kalkbrud og Fakse Ladeplads. Banen transporterede ikke passagerer men udelukkende kalk og trækkraften var de første to år heste.
Seks år senere åbnede Sydbanen fra Roskilde over Køge og Næstved til Masnedsund, og det varede ikke længe, før Fakse Kalkbrud samt egnens store godser begyndte at diskutere anlægget af en jernbane mellem Fakse og et punkt på Sydbanen. En bane skulle betjene både Fakse Kalkbrud samt engens to største byer Hårlev og Store Heddinge, så det besluttedes at dele banen i Hårlev med en gren mod syd til Fakse og en gren mod øst til Store Heddinge og videre til Rødvig. Som endepunkt på Sydbanen blev Køge valgt selvom der var kortere afstand til Herfølge.
Forslaget om bygning af banen blev ophøjet til lov i Rigsdagen den 4. maj 1875, og 24. maj 1875 blev der udstedt koncession på anlæg og drift af banen. Herefter gik der et par år med at skaffe den nødvendige kapital og i 1878 kunne arbejdet endelig gå igang. Omkring 500 mand ryddede skov, gravede gennemskæringer og byggede dæmninger og broer mens to murermestre påbegyndte opførelsen af stationsbygningerne. Fire små lokomotiver blev leveret af den tyske fabrik Krauss og vognmateriellet fra Scandia i Randers.

Den 30. juni 1879 kunne Østsjællandske Jernbane Selskab indvie banen med særtog, kongefamilie, flag, æresporte, hurraråb og festmiddag, og dagen efter påbegyndtes almindelig drift med 3 tog dagligt i hver retning.
Da Østbanen åbnede, var det med fuld optagelse på Køge station dvs. DSB varetog alle ekspeditioner og Østbanens tog benyttede normalt spor 3. I 1981 blev Køge totalt ombygget grundet anlægget af S-banen, og Østbanen fik blot et stikspor kaldet spor 5 nærmest ekspeditionsbygningen.
Østbanen følger Sydbanen det første stykke fra Køge og efter små 4 kilometer nås Egøje trinbræt. Herefter følger Vallø station, Grubberholm trinbræt, Himlingøje trinbræt og Hårlev station. Hårlev har i hele banens levetid været hovedsæde for banen med hovedkontor, værksted og remiseanlæg. Det er også i Hårlev, at banen deler sig i to grene mod henholdsvis Fakse Ladeplads og Rødvig.
Grenen mod Fakse Ladeplads fortsætter gennem Hårlev mod syd og passerer Lille Linde trinbræt, Store Linde trinbræt (nedlagt 1983), Karise station, Ganneskov trinbræt (nedlagt 1978), Tokkerup trinbræt, Fakse station (nedlagt 1977) og Stubberup. Ved Østbanens åbning i 1879 endte banen i Fakse og der var blot et sidespor frem til Stubberup (kaldet Fakse B). Den smalsporede Faxe Jernbane gik fra kalkbruddet forbi Østbanens "endestation" i Stubberup og videre til Fakse Ladeplads. I 1880 blev der ilagt tredieskinne i sporet mellem Stubberup og Fakse Ladeplads således, at normalsporede godsvogne kunne ekspederes helt til Fakse Ladeplads. I 1977 fusionerede Faxe Jernbane og Østbanen, og Stubberup blev nedrykket til trinbræt og omdøbt til Fakse Syd. I 1982 blev den smalsporede del af spornettet pillet op inklusiv strækningen til Fakse Ladeplads. Tre kilometer fra Fakse Syd nås Fakse Ladeplads, der udover stationen også omfattede et stort normal- og smalsporet spornet på havnen.
Rødvig grenen af Østbanen udgår fra Hårlev mod nordøst og den passerer Ammerup trinbræt (lukket 1977), Varpelev trinbræt, Klippinge station, Råby trinbræt (nedlagt 1977), Bjælkerup trinbræt (nedlagt 1983), Store Heddinge station, Storemark trinbræt (nedlagt 1978), Lille Heddinge (nedlagt 1983) frem til banens tredie endestation Rødvig.

I de første år var køretiden mellem Køge og Fakse ca. 80 minutter dvs. en gennemsnitshastighed på ca. 20 km/t. Lokomotiverne var for små og sporet for spinkelt til at køre hurtigere. I 1880 blev der ilagt tredieskinne på strækningen mellem Stubberup og Fakse Ladeplads, og Faxe Jernbane indsatte en stamme bestående af et smalsporet lokomotiv, en lukket normalsporet godsvogn med dobbeltsæt koblinger og buffere samt en personvogn fra Østbanen. Det var først i 1927, at Østbanens tog kørte helt til Fakse Ladeplads.
Frem til første verdenskrig steg både antallet af passagerer og mængden af gods, og der var overskud på driften, men efter krigen vendte det og underskuddet voksede. I 1924 truede bestyrelsen med at indstille driften og op gennem tyverne måtte kommunerne langs banen flere gange deltage i dækningen af underskuddet. I 1928 blev de første to motorvogne fra Triangel sat i drift, hvormed man sparede mange penge til drift af de dyre damplokomotiver.

Op gennem tredieverne kæmpede Østbanen fortsat for sin overlevelse men anden verdenskrig bevirkede en kraftig stigning i både passagerer og gods. Efter krigen vendte underskuddet tilbage selvom Østbanen i 1952 fik nye skinnebusser fra Scandia og i øvrigt sparede overalt.
I 1972 fik Østbanen et nyt logo i form af et liggende Y, der symboliserede banens gaffelform og både biler, busser og tog blev omlakeret i orange med et gult bælte. Skinnebusserne fra 1952 var slidt op og i 1974 fik Østbanen leveret to nye Y-tog samt to brugte svenske skinnebusser. I de følgende år indkøbtes yderligere Y-tog og svenske skinnebusser.
Faxe Jernbanes underskud voksede ligeledes år for år og i 1977 solgtes den til Østbanen for 1 kr. Etableringen af Hovedstadsområdets Trafikselskab (HT) gav en kraftig stigning i passagertallet op gennem firserne mens mængden af gods fortsat faldt. I 2000 blev HT til HUR (Hovedstadens Udviklingsråd) bestående af hovedstadens amter og kommuner, og snart efter blev det vedtaget at sammenlægge hovedstadens privatbaner i et selskab. Den 1. juli 2001 stiftedes Hovedstadens Lokalbaner A/S med trafikselskabet Movia som hovedaktionær. Selskabet bestod af DSB strækningen Lille Nord (Hillerød-Helsingør) samt de 5 privatbaner Hornbækbanen, Gribskovbanen, Frederiksværkbanen, Nærumbanen og Østbanen. Året efter stiftedes selskabet Lokalbanen A/S til at varetage drift og vedligeholdelse af banerne. Den 1. januar 2009 blev der igen igen ændret på organisationen således at Østbanen i dag indgår i Regionstog A/S, der udover Østbanen består af Lollandsbanen og Vestsjællands lokalbaner (OHJ og HTJ).

- ØSJS damplokomotiver
- ØSJS motorlokomotiver
- ØSJS person- og rejsegodsvogne
- ØSJS godsvogne

Læs mere om Østsjællandske Jernbane Selskab her:
Wikipedia
EVP om ØSJS
Danske jernbaner
Lokaltog

Arkivet for jernbaner
Danmarks Jernbanemuseum
Dansk Jernbane Klub
Danske veterantogsoperatører
Det fyenske sidespor
Erik Juul-Pedersen
Erik V. Pedersen
Eyolfs jernbanebilder
Hedelands Veteranbane
Industribaner i Danmark
Jernbanearkivalier
Jernbanekilder
Mortens Jernbanefotos
Mosebanen
Nordisk Jernbane-Klub
Nordjyllands jernbaner
Nordsjællands Veterantog
Ole Dinesens jernbanebilleder
Simontog.dk
Skovbo Jernbane-Arkiv
Stücklers blog
Syd Fyenske Veteranjernbane
Sydjyllands Veterantog
Thomas Boberg Nielsen
Tog-billeder.dk
Vestsjællands Veterantog
Veterantog Vest