Alasan strategis untuk pembangunan jalur ini jauh lebih kecil dibandingkan jalur kereta api di Burma, yang diharapkan menjadi jalur transportasi militer Jepang ke garis depan di Burma dan ke bagian timur India. Sementara jalur Burma mulai dibangun pada 1942, jalur Pekanbaru baru dibangun pada bulan Maret 1943. Kereta api pertama antara Padang-Pekanbaru baru berjalan tanggal 15 Agustus 1945, ketika Jepang menyerah. Sekitar 50.000 romusha dan hampir 700 tawanan perang, terutama orang Belanda dan Inggris, mengalami kelelahan, kurang makan dan penyakit tropis ketika membangun jalur ini. 

Nampaknya Jepang sengaja melalaikan kondisi kesehatan para pekerja ini. Para pekerja selalu mengalami kekurangan obat-obatan, para dokter terpaksa melakukan pengobatan dalam kondisi yang amat buruk. Setelah perang berakhir, diketahui bahwa berkotak-kotak obat dari Palang Merah tertahan begitu saja di Pekanbaru. Nampaknya Jepang tidak menyadari bahwa para pekerja yang sehat akan menyelesaikan jalur ini dengan lebih cepat! 

Kondisi para tawanan perang yang membangun jalur Burma masih lebih baik. Sekitar 80 persen dari para romusha, dan 14 persen dari para tawanan perang, tidak pernah pulang kembali. Ini bukan saja karena perlakuan terhadap para romusha lebih buruk, namun juga karena antara Oktober 1943 hingga Juni 1944, para tawanan perang belum dipekerjakan untuk pembangunan jalur ini. Romusha membangun jalur dengan tenaga otot: 30 ribu orang bekerja dengan pacul, sekop dan keranjang. Sekitar 5000 tawanan perang Inggris dan Belanda membangun jembatan dan memasang rel, juga dengan tenaga manusia. 

Pada 24 Mei 1944 rel mulai dipasang dari Pekanbaru. Pada akhir tahun itu, rel sudah mencapai Logas. Pada 7 Maret 1945 rel mulai dipasang dari Muaro. Antara Muaro dan Logas para romusha dan tawanan perang bekerja bersama-sama membangun jalur. Di bagian-bagian lainnya, Jepang memisahkan para romusha dan tawanan perang. Jalur Muara-Logas hanya digunakan oleh kereta api yang membawa material dalam proses pembangunan. Kereta api resmi untuk pembukaan jalur pada tanggal 15 Agustus 1945 berjalan dari kedua ujung, yang satu mungkin berangkat dari Muaro, dan yang lain dari kamp 10, dekat Lubukambacang. Upacara singkat pembukaan berpuncak dengan pemasangan “paku emas”.