L’origine delle Ferrovie Nord Milano risale al 1874 quando l’ingegnere belga Alberto Vaucamps presentò al competente Ministero dei lavori Pubblici un progetto riguardante la costruzione di un tronco ferroviario tra Milano e Saronno elaborato dagli ingegneri italiani Ambrogio Campiglio ed Emilio Bianchi.
Il re Vittorio Emanuele II firma la concessione governativa il 5 dicembre 1875. Lo stesso ingegner Alberto Vaucamps ottenne in data 18 maggio 1877, la concessione per la costruzione del tronco ferroviario Milano-Seveso-Erba e della diramazione Severo-Camnago.
Per l’esercizio delle linee Milano-Saronno e Milano-Erba si costituì sin dal 12 dicembre 1877, la " Società Anonima delle Ferrovie Nord Milano-Saronno e Milano-Erba" che il 16 luglio 1883, cambiò la propria ragione sociale in quella di "Società Anonima delle Ferrovie Nord Milano".
La "Nord Milano" era finalmente nata. Il 26 gennaio 1882 la Provincia di Como ottenne la concessione per la costruzione della ferrovia Como-Grandate-Varese-Laveno nonché della ferrovia Saronno-Malnate, entrambe progettate dall’ingegner Campiglio, rispettivamente aperte al traffico il 14 agosto 1884 ed il5 luglio 1885.
Il 7 marzo 1894 alle Ferrovie Nord Milano fu affidato dalla Società per la Ferrovia Novara-Seregno, l’esercizio della linea Castellanza-Fagnano Olona, il 10 marzo 1917, Cairate-Lonate Ceppino-Valmorea, divenute nel frattempo importanti centri dell’industria tessile e cartaria.
Il 5 ottobre 1913 venne concesso alle Ferrovie Nord Milano di prolungare la linea Milano-Erba sino ad Asso, tale tronco entrò in esercizio il 16 giugno 1922.
La linea Castellana confine Svizzero è prolungata sino a Mendrisio è il 1926.
Tutta la trazione era naturalmente a vapore. Ma nel 1929 vennero elettrificate a 3000V.cc. le linee Milano-Saronno e Bovisa-Meda. Nel 1937 la Saronno-Como.
Nel dopoguerra fra gli anni 1947 e 1956 venne completata l’elettrificazione della rete sociale ad eccezione della sola linea merci Castellanza-Cairate.
Negli anni 50 e 60 anche alle Ferrovie Nord Milano come in tutte le analoghe ferrovie si verificò una progressiva contrazione del traffico per il dirompente sviluppo del trasporto automobilistico privato.
Erano anni poco attenti al futuro del trasporto su ferro, all’inquinamento ambientale e ad un trasporto collettivo di qualità.
Il 1 agosto 1966 venne chiusa la tratta Grandate-Malnate della linea Como-Varese. La linea Castellanza-Cairate-Castiglione Olona, fu declassata al solo servizio merci, che venne soppresso nel luglio del 1977.
Allo scadere degli anni 60 aumentarono le pressioni politiche, sindacali e le mobilitazioni dei lavoratori delle ferrovie nord per un passaggio delle Ferrovie Nord Milano dalla gestione privata alla gestione pubblica.
Solo attraverso questo modo di gestione si sarebbero potuto evitare altri tagli nel futuro alla rete e governare meglio l’ammodernamento ormai urgente.
Con la legge 24-1-1975, n° 21 della Regione Lombardia, avente per oggetto "Partecipazione azionaria della Regione alla S.p.A. Ferrovie Nord Milano", la Regione stessa assunse la partecipazione azionaria di maggioranza assoluta nel capitale sociale. Il controllo della Società da parte della Regione Lombardia, deliberato nel 1974 e divenuto operante nel 1975, fu inteso come una premessa atta a garantire un rapido avvenimento della ristrutturazione dei servizi affidati alle Ferrovie Nord Milano. L’opera di risanamento e ristrutturazione iniziarono l’anno stesso, grazie alla legge n° 493 del 16-10-1975.
Nel 1993 la Società Nazionale Ferrovie e Tranvie che gestisce la linea ferroviaria Brescia - Iseo - Edolo è incorporata dalle Ferrovie Nord Milano Esercizio.
Il 21 dicembre è inaugurato il Passante ferroviario tra Milano Nord Bovisa e Porta Venezia. Il passante ferroviario è un collegamento che attraversa la città di Milano da nord/ovest a sud/est consentendo l’integrazione tra le reti delle Ferrovie Nord Milano quelle delle Ferrovie dello Stato e della metropolitana milanese.
La stazione di Porta Venezia per le sue dimensioni (250 metri di lunghezza, 30 di larghezza e 20 d’altezza) e la tipologia inedita della tecnica adottata, è una delle più espressive opere realizzate a Milano nel secolo appena passato. Il progetto è dell’architetto Angelo Mangiarotti, tutta da vedere ed apprezzare. Il 12 dicembre 2004 è stata aperta la nuova stazione del Passante Ferroviario di Porta Vittoria (l'antica Porta Tosa), mentre nel 2008 è stato completato l'allacciamento con Milano Rogoredo, porta sud della città. Con l’apertura all’esercizio viene completato il tratto urbano del Passante Ferroviario regionale, e ha preso avvio il Servizio Ferroviario Suburbano, che connette il territorio lombardo con le tre linee della metropolitana di Milano, a orari cadenzati.