Наиболее старый участок длиной 42 км, построенный в 1848—54 годах, проходит через Земмерингский перевал между Мюрццушлагом и Глоггницем в высокогорной местности. Учитывая весьма сложный рельеф и значительные перепады высоты, является одним из выдающихся достижений гражданской инженерии XIX века. Дорога по-прежнему является полностью функционирующей частью австрийской Южной железной дороги.

Железная дорога Земмеринг была построена между 1848 и 1854 годом. В строительстве принимало участие примерно 20 тыс. человек. Проект был создан архитектором Карлом фон Гега. Дорога проложена на высоте 985 м над уровнем моря, а в связи со сложностью рельефа на этом участке пришлось прорубить 14 туннелей, построить 16 виадуков, причём некоторые из них — в два этажа, а также свыше ста каменных мостов и 11 небольших железных мостов. Станции дороги и административные сооружения частично были построены из отходов породы, полученных в ходе прокладки туннелей.

Специально для этой дороги была разработана новая конструкция локомотивов, так как стандартная техника и по сей день не может справиться с экстремальными величинами подъёмов и радиусов поворотов.

Железная дорога проходит через очень живописный горный район. И даже во время строительства основной концепцией проекта было создать «пейзаж в саду», то есть архитектор пытался добиться гармоничного сочетания техники и природы. Красоты окружающей дорогу природы обусловили развитие вдоль неё инфраструктуры для отдыха. В настоящее время Земмеринг является популярным горнолыжным и бальнеологическим курортом; также район известен как место проведения соревнований Кубка мира по горным лыжам.

Земмерингская железная дорога в 1998 году была объявлена объектом всемирного наследия ЮНЕСКО за номером 785.