欣澳线原本在日占时期的1936年，由塘南矿业株式会社（日控）完工营运，经塘埠八岐门、八王子、欣澳至水溪洞（沧洞）的矿务铁路，也兼做客运运输。

当时这条线并未被称为“欣澳线”，列车票价表上印刷的是“塘埠滨町”至“根津街”。“滨町”就是“八岐门”，在今塘埠市渔业大楼附近。而“根津街”就是“水溪洞”，因附近生产金矿，又名“金山石”。因此，本线最初实际名为“金山石线”。金山石线最初为1067mm轨距、非电气化、单线。

战后初期本线由塘南铁道公司的前身塘南铁路局管辖，但因财务状况不佳、无力经营，1962年8月26日，金山石线全线废线。

塘南铁路局之后新建由八王子改弯向根津接轨，线路标准比较良好的“欣澳线”。新线虽然仍然为单线非电气化，但轨距拓宽为1372mm。1965年4月8日，根津-欣澳段开通，办理整车货运。1967年8月25日延伸至沧洞，并同时开通了客运业务。

1977年，为配合塘南省道2号线（北部海滨公路）开通，海岸、沧洞两站停运。1978年海岸站恢复营运，但因公路通车后公路运输的竞争，欣澳线的客流量减少，输送密度已经低于4000，最终1989年停止客运业务，仅保留根津站至欣澳火电厂的区间，用于运煤列车。随着欣澳火电厂1997年拆除改为风电，欣澳线因而暂时闲置。

1998年，欣澳坑冷冻厂旁边的欣澳线高架路段计划改造为轻轨，连接到塘埠车站，用作八王子省立海洋馆对外交通。不过最后由于种种原因，轻轨计划被否决，最后决定优先恢复欣澳线的客运，并耗资塘南币7333.33万円改善路线标准。

2004年1月9日正式恢复客运。初期每日开行20对列车，区间为根津-海洋馆，并在同年7月16日起与室兰线直通运转，区间为海洋馆-桐生。2006年12月28日，八王子车站也恢复运行。

2009年，塘南铁道使用欣澳线停驶的八王子-欣澳区间改建为铁路自行车。

2020年7月，因幽兰本线的根津-茶峒区间塌方，欣澳线与室兰线暂时暂停直通运转，之后恢复。