Le 19 juin 1868, le projet de construction d’une voie ferrée entre Châlons-en-Champagne et Troyes est acté, le projet est déclaré d’intérêt public.
L’année suivante, le tracé du chemin de fer est piqueté, dès lors arrivent de nombreux Italiens pour sa construction. La ligne est inaugurée le 6 mai 1873 et gérée par la société des chemins de fer d’Orléans depuis Châlons-en-Champagne.
La gare du village de Mailly est inaugurée le 1ᵉʳ mai 1876. La gestion de la ligne est reprise par l’État en 1881. L’itinéraire est mis à double voie en raison du nombre grandissant de voyageurs et de son intérêt stratégique. En 1884, la gestion de la ligne est transférée à la Compagnie des chemins de fer de L’Est.
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
La ligne dessert les communes suivantes : Coolus, Nuisement, Bussy-Lettré-Vatry, Sommesous, Mailly-le-Camp, Herbisse, Allibaudières, Arcis-sur-Aube, Saint-Étienne-sous-Barbuise, Nozay, Voué, Montsuzain, Charmont, Luyéres, Assenciéres, Crency, Pont St Marie-Lavau et Troyes.
En 1905, la gare est réhabilitée pour faire face à l’augmentation des passagers et à l’abondance de bagages militaires qui y transitaient. Un décor Louisiane est apporté à la toiture, le bâtiment est agrandi avec une extension de la halle et la pose d’un auvent vient compléter la nouvelle gare. La gare possédait 3 salles d’attente en fonction de la classe des voyageurs.
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Dès la construction du camp, de nombreuses fournitures sont déchargées à la gare. Le poids maximum autorisé est de 14 kilos pour les officiers à pied et de 23 kilos pour un officier monté ou en possession d’un cheval. Il y a quatre trains par jour à destination de Mailly.
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Une feuille de route était délivrée à chaque militaire qui se déplaçait pour le service ou par ordre. Dans ce cas, les frais de transport étaient à la charge de l’État. Le militaire muni d’un titre régulier payait le quart du tarif sur les chemins de fer nationaux.
En 1908, un raccordement de la voie ferrée de 4,2 km est construit jusqu’au camp et en 1910, il est édifié une station d’embarquement dans le camp.
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Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Pendant la Première Guerre mondiale, de nombreux trains de militaires et de fournitures empruntent la ligne afin d’acheminer du matériel et des hommes au front.
En 1937, un train supplémentaire circule les samedis et veilles de fêtes entre Mailly-le-Camp et Châlons-en-Champagne pour l’acheminement des permissionnaires. Le prix des billets et les horaires sont les suivants :
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe 
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
Lors de la Seconde Guerre mondiale, le trafic est interrompu en juin 1940 pour reprendre le 6 octobre avec un mouvement omnibus. La gare de Mailly est alors sous la surveillance des Allemands avec des vigies.
Deux soldats allemands occupaient la gare de manière permanente ; ils avaient réquisitionné quelques chambres dans les habitations aux alentours.
Gare de la commune de Mailly-le-camp /Collection ANCEL Christophe
De nombreux soldats allemands venants du front de l’Est descendaient à la gare du village afin de rejoindre le camp militaire.
En fin d’année 1943, l’entreprise SATUJO, composée de requis civile, construit un quai de débarquement de l’autre côté de la voie ferré pour permettre le débarquement du matériel de l’armée allemande depuis les rames de transports. Cette installation est toujours visible aujourd’hui.
Le 12 août 1944, des soldats allemands qui occupaient un poste de garde tirent sur une escadrille d’avions de passage. Quelques heures après, en représailles, un avion bombarde une rame vide sur une voie de garage. Deux soldats allemands qui gardaient les voies sont tués et trois sentinelles sont blessées dans le poste de garde de la Wehrmacht, qui était installé dans la salle d’attente des troisièmes classes. Le bombardement causa des dégâts à la toiture et aux vitres du bâtiment de la gare.
Gare de la commune de Mailly-le-camp/ Collection TRIBOU Christine
En novembre 1944, le service est limité à un train mixte de voyageurs et de marchandises reliant Châlons-en-Champagne jusqu’à Allibaudières.
À partir de janvier 1947, la déserte de Mailly se fait via la route. Il ne subsiste que des arrêts à Arcis-sur-Aube, Sommesous et Mailly.
La ligne est mise à voie unique en 1951, pour être fermée au trafic voyageur le 28 mai 1972. Aujourd’hui, la ligne sert à l’expédition des produits provenant des silos ou des sucreries de la région, notamment issu du silo de la SCARA de Mailly, et sert aussi à l’acheminement du matériel au camp militaire de Mailly. La gare de Mailly est toujours visible, mais reste désaffectée.
