Privatbanen Hillerød-Frederiksværk (HFJ) blev optaget i Jernbaneloven af 8. maj 1894 og åbnede i maj 1897 med nye stationsbygninger tegnet af Vilhelm Holck. Privatbanen Frederiksværk-Hundested (FHJ) var med i Jernbaneloven af 27. maj 1908 og åbnede i december 1916 med stationsbygninger tegnet af Axel Preisler og Einar Ambt. De to strækninger blev i januar 1943 sammensluttet til ét selskab, HFHJ. I 1950 blev en omlægning af strækningen Hillerød-Skævinge afsluttet med delvis benyttelse af den aldrig færdiggjorte statsbane Hillerød-Frederikssund.
Frederiksværkbanen blev en vigtig faktor for turisttrafikken til sommerhusområder og strande ved Roskilde Fjord og Kattegat samt i forbindelse med færgeruterne fra Hundested. Godstrafikken var indtil 1943 domineret af teglværkstransporter og i perioder tørv fra Borupgård. Efter 2. Verdenskrig blev bolig-arbejdssted-trafikken til Hillerød og Københavnsområdet efterhånden banens vigtigste transportopgave. Godstransporten bestod hovedsagelig af jernskrot til og stål fra stålvalseværket i Frederiksværk, som havde egne jernbanespor og havn. Siden 2015 er Frederiksværkbanen blevet drevet af Lokaltog A/S.
