Die Geschichte der Gäubahn beginnt bereits weit vor der eigentlichen Betriebsaufnahme 1905. Die Umstände wollten es, dass Ludwigshafen, und nicht Speyer, 1847 den begehrten Rheinübergang nach Baden erhielt. Speyer wurde nur mit einer Stichbahn an Schifferstadt angeschlossen, wo die Hauptstrecke Ludwigshafen – Neustadt/Haardt – Homburg/Saar verlief. Diese Strecke wurde 1864 nach Germersheim verlängert. Der zwischen Neustadt und Speyer liegende Speyergau war so nach und nach von einem Bahnnetz umgeben, aber eben nicht angeschlossen. Daher gab es verschiedene Initiativen zum Bau einer Lokalbahn. Die Eisenbahn war im 19. Jahrhundert für die Wirtschaft ein wichtiger Standortfaktor, da es noch keine leistungsfähigen Straßentransporte gab.

Nach einiger Zeit einigte man sich deshalb auf eine Strecke Speyer – Neustadt. Die Pfalzbahn gab 1899 die Zusage zur Projektierung des ersten Abschnittes bis Geinsheim. Die Trasse sollte über Dudenhofen, Harthausen, Schwegenheim, Freisbach und Gommersheim nach Geinsheim führen. Später sollte es dann über Duttweiler und Lachen nach Neustadt gehen.

Wer sich den Streckenverlauf auf der Landkarte ansieht merkt, dass es sich um einen Kompromiss handeln muss, denn die 29,1 km lange Strecke hatte eine recht umständliche Trassenführung, bei der man versuchte möglichst viele Orte des Speyergaus anzubinden. Sehr unglücklich war auch, dass die Bahn nicht in die bestehenden Hauptbahnhöfe Neustadt und Speyer hineingeführt wurde, sondern in eigenen Lokalbahnhöfen endete. Besonders in Neustadt war der Weg zum Hauptbahnhof weit.

Durch die Ausführung in Meterspur und die langgezogene Trassenführung blieb die Gäubahn zur Bedeutungslosigkeit verurteilt. Spätere Vorstöße zum Umspuren auf Normalspur, wie z.B. sämtlicher Bürgermeister der Anliegerorte im Jahre 1926[Anm. 2], wurden nicht verwirklicht – vorwiegend aus Kostengründen.

Die Pfälzischen Ludwigsbahnen erhielten durch Entschluss vom 2. Juli 1903 die „Allerhöchste Konzessions-Urkunde“ zum Bau und Betrieb des Streckenabschnittes Speyer – Geinsheim.[Anm. 3] Der Bau dieses Streckenabschnittes wurde sogleich begonnen. Am 26. Mai 1905 wurde die Strecke ohne großes Aufheben dem Verkehr übergeben.

Das Fahrgastaufkommen blieb im ersten Jahr hinter den ohnehin bescheidenen Erwartungen zurück, so dass ein „nicht unerheblicher Teil“ der Betriebskosten ungedeckt blieb.[Anm. 4] Die Bahn wurde aber bald besser angenommen und die Zahl der verkauften Fahrkarten konnte von 23.686 im Jahre 1905 auf 107.434 im Jahre 1907 gesteigert werden. Auch der Güterumschlag nahm auf rund 15.000 Tonnen zu.[Anm. 5]

Am 31. Oktober 1908 wurde dann auch der Abschnitt Neustadt Lokalbahnhof – Lachen –  Geinsheim dem Verkehr übergeben.

Die Schließung der Bahn im Jahr 1956 war letztendlich unabwendbare Folge der Unzulänglichkeiten bei der Streckenführung. Die ungünstige Lage der Endbahnhöfe erschwerte das Umsteigen, die Schmalspur behinderte den Güterumschlag und sprach gegen die Elektrifizierung, auch weil man im Rollwagenbetrieb der Oberleitung zu nahe gekommen wäre.

Ab dem 16. März 1953 ersetzte die Bundesbahn alle Personenzüge, bis auf drei, durch Busse und beantragte am 10.07.1954 die völlige Einstellung des Bahnbetriebes.[Anm. 18] Die DB argumentierte mit durchschnittlich 194 Personen je Zug wäre die Bahn zu schwach ausgelastet und habe zwischen dem 01.05.1953 und dem 30.04.1954 ein Defizit von 383.562 DM erzeugt. Der Personenverkehr wurde am 2. Juni 1956, trotz einiger Proteste, endgültig eingestellt. Der Güterverkehr wurde für den Zuckerrübentarnsport nochmal bis zum Jahresende aufgenommen.

Um allen Reaktivierungsbemühungen unmöglich zu machen, begann die DB am 4. Februar 1957 mit dem Abbruch der Schienen. In Speyer wurde mit dem Abriss angefangen. Die Schienen und Schwellen mussten mit den verbliebenen Lokomotiven nach Neustadt gebracht werden, wo sie zur Verwertung umgeladen wurden. Die noch vorhandenen 57 Personen- und 35 Güterwagen wurden zerlegt und zur Verschrottung nach München gebracht.[Anm. 19]