La linea nacque come richiesta delle popolazioni della valle del fiume Broye, rimaste in disparte in seguito alla costruzione delle ferrovie Losanna-Berna e Losanna-Neuchâtel. Si ebbero due proposte: una linea ("longitudinale") che seguiva il corso della Broye da Palézieux a Lyss, sostenuta dal canton Vaud e dalle popolazioni interessate, e una linea ("trasversale") tra Friburgo e Yverdon, sostenuta dal canton Friburgo. Risolta la disputa con la concessione delle due linee a due società diverse nel 1871, nel 1873 la concessione passò alla Chemins de fer de la Suisse Occidentale (SO) per la tratta tra Palézieux e Fräschels, al confine tra i cantoni Friburgo e Berna, mentre nella tratta bernese fu affidata alla Chemins de fer du Jura bernois (JB).
La tratta Morat-Fräschels aprì il 12 luglio 1876, mentre il successivo 25 agosto (contemporaneamente alla linea Friburgo-Payerne) aprì la tratta Palézieux-Morat[2]. La sezione bernese, tra Lyss e Fräschels, era stata aperta il 12 giugno 1876[3].
Il 21 dicembre 1944 fu elettrificata la tratta Payerne-Lyss[4]; il resto della linea venne elettrificato il 19 luglio 1946[5]. La tratta Morat-Muntelier, comune alla ferrovia Friburgo-Morat-Ins, era stata elettrificata in corrente continua a terza rotaia nel 1903[6].
La ferrovia, a scartamento normale, è lunga 80,13 km, è elettrificata a corrente alternata monofase con la tensione di 15.000 V alla frequenza di 16,7 Hz; la pendenza massima è del 18 per mille. È interamente a binario unico[7].
Svizzera 
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