Il valico del Frejus (primo traforo alpino) è stato molto importante per il traffico ferroviario Italia-Francia. I lavori iniziarono nel 1857, quindi in era preunitaria, e l'inaugurazione avvenne nel 1871: all'epoca fu il più lungo traforo ferroviario al mondo. Fu scavato a doppio binario, ovviamente con trazione a vapore, ma soffriva per le fonti pendenze della linea di accesso tra Bussoleno e Bardonecchia con lunghe tratte al 26 per mille ed un picco del 30, ed inoltre era a binario unico da Torino a Bardonecchia. Per far fronte all'incremento del traffico tra il 1909 ed il 1915 furono raddoppiate diverse tratte, ma restò a binario unico la rampa da Bussoleno a Salbetrand (poi raddoppiata su nuovo tracciato, per ridurre l'acclività, nel periodo 1977-1985). Sempre per fronteggiare l'incremento del traffico, appena possibile la linea fu elettrificata -ovviamente col sistema trifase- iniziando dalla tratta più critica da Bussoleno a Modane nel periodo 1912-1915; nel 1961 ci fu la trasformazione da trifase a continua 3kV. Il deposito di Bussoleno era tra i più importanti del Piemonte: i merci tra Bussoleno e Modane venivano spesso inoltrati in tripla trazione (due macchine in testa più una in coda), mentre i viaggiatori più importanti come il Rome Express ed il Napoli Express richiedevano la doppia trazione con due macchine in testa.
Il picco del traffico fu toccato in concomitanza dell'apertura del traforo stradale che corre parallelo: da quel momento è iniziato un calo continuo. La concorrenza del trasporto su gomma si fece sentire soprattutto per il trasporto dei container: la linea soffriva di una sagoma limite ridotta che rendeva possibile il solo inoltro di container, standard e pressoché impossibile il trasporto di semirimorchi, mentre il trasporto a carro completo -sia chiuso che aperto- diventava sempre meno richiesto. Francia ed Italia si accordarono per intervenire sulla galleria di valico così da ampliare la sezione del tunnel che all'origine non era certo ampia per le difficoltà tecniche ed economiche al momento dello scavo (più aumenta la sezione, più lo scavo è costoso e difficile). Per ottenere un risultato accettabile, ma non risolutivo -profilo di carico PC45 utilizzabile per i container High Cube, quando già il profilo adottato per le nuove linee e per l'adattamento delle linee esistenti era il profilo PC80, ben più alto- dal lato italiano fu abbassato il piano del ferro di ben 70 centrimetri e fu scalpellata la volta della galleria; i francesi, per risparmiare, abbassarono il piano del ferro di soli 40 centimetri e per ottenere il profilo PC45 furono costretti a ridurre l'interbinario generando così le prime difficoltà operative: divieto di incrocio in caso di trasporti eccedenti sagoma ed interruzione del traffico per lavori di manuenzione. Il profilo PC80 è quello che consente il carico dei semirimorchi su carri senza dover ricorrere a carri speciali ultrabassi. I lavori durarono dal 2003 al 2007 e comportarono l'esercizio a binario unico con conseguente forte riduzione della capacità della linea ed ulteriore trasferimento del traffico dalla ferrovia alla strada. I volumi di traffico perduti non furono recuperati, ed una ulteriore mazzata alla capacità della linea venne dall'introduzione del piano di sicurezza che prevede 1) divieto di inoltro di altri treni se c'è un treno passeggeri in galleria -con divieto di incrocio e/o di accodamento tra treni passeggeri- 2) fortissime limitazioni ai merci, soprattutto se trasportanti merci pericolose. Limitazioni non presenti in altre linee dalle caratterictiche analoghe, come ad esempio la grande galleria dell'Appennino sulla direttissima Prato - Bologna. Una delle conseguenze fu l'eliminazione del traffico passeggeri locale tra Modane e Bardonecchia.
Il traforo di base era giustificato per i volumi di traffico su rotaia del 1990. Oggi non più, a meno che non si riesca a ritrasferire dalla strada alla ferrovia quei volumi che sono finiti dal ferro alla gomma. Però la situazione della linea storica è tale da non essere più gestibile in modo efficiente, viste le limitazioni al traffico; la nuova linea consentirà un risparmio di tempo sensibile sia per i viaggiatori che per i merci e l'eliminazione delle trazioni multiple per i merci, così come accaduto per il Gottardo. Ma abbandonare la linea storica non pare una scelta saggia, per avere una riserva di capacità in caso di problemi nel tunnel di base: vedete quello che è successo nell'incidente del tunnel di base del Gottardo dell'agosto 2023.
