Orígenes y construcción: hasta 1866
La explotación de canteras de pizarra comenzó en las colinas de Tywyn en la década de 1830. Aunque se establecieron muchas canteras pequeñas y niveles de prueba, sólo se desarrolló una cantera importante en la región. Estaba en Bryn Eglwys, a 7 millas (11 km) al noreste de la ciudad. La explotación subterránea comenzó a principios de la década de 1840. En 1847, la cantera era explotada por el terrateniente local John Pughe. Las pizarras terminadas se enviaban en caballos de carga al muelle de Pennal. A continuación, se transferían a barcos para un viaje fluvial a Aberdyfi (también conocido como Aberdovey). Por último, se cargaban en buques marítimos. Se trataba de un sistema de transporte complejo y costoso que limitaba la producción de la cantera. En 1861, el estallido de la Guerra Civil estadounidense cortó el suministro de algodón a las fábricas del noroeste de Inglaterra. Como consecuencia, varios prósperos propietarios de molinos buscaron nuevas oportunidades de negocio para diversificar sus intereses. Uno de esos propietarios fue William McConnel, de Lancashire. En 1859 compró una casa cerca de Dolgellau, al norte de Tywyn. En enero de 1864, McConnel creó la Aberdovey Slate Company. La empresa alquiló las tierras que incluían Bryn Eglwys al terrateniente Lewis Morris de Machynlleth.
McConnel se propuso mejorar Bryn Eglwys para aumentar su producción. En 1865 su empresa destinó dinero a la construcción de un ferrocarril de vía estrecha que conectara la cantera con el puerto de Aberdyfi. Sin embargo, el ferrocarril de vía estándar de Aberystwyth y la Costa de Gales se estaba expandiendo rápidamente desde su base en Machynlleth. En 1863 este ferrocarril había llegado a Tywyn, por lo que McConnel decidió construir su línea desde la cantera hasta Tywyn. Este era el punto más cercano en el que se podía transferir la pizarra al ferrocarril de ancho estándar. Todo ello a pesar del aislamiento inicial de la línea con respecto al resto del sistema debido a las dificultades para salvar el estuario del Afon Dyfi al sur. El 5 de julio de 186 se promulgó una ley del Parlamento (28 y 29 Vict, cap cccxv) que permitía a la compañía operar trenes de pasajeros como ferrocarril público. Éste trazó los planos de una línea relativamente recta que ascendía de forma constante desde Tywyn hasta la cantera y los trabajos se pusieron en marcha rápidamente. En septiembre de 1866 la construcción había avanzado hasta el punto de que el inspector de la Junta de Comercio, el capitán Henry Tyler, pudo realizar una inspección inicial y redactar un informe.
El informe de Tyler condujo a una alteración inusual. Se descubrió que el gálibo de la línea era demasiado pequeño. La anchura interior de los puentes era de sólo 9 pies y 1 pulgada (277 cm), pero los vagones de pasajeros del ferrocarril tenían una anchura de 5 pies y 3,5 pulgadas (161,3 cm). Esto dejaba menos de 61 cm de espacio libre a cada lado, lo que era inferior al espacio libre mínimo requerido de 76 cm. Para paliar este problema, McConnel propuso que las puertas de un lado de cada vagón estuvieran permanentemente enrejadas y que la vía se descentrara por debajo de los puentes. Esto permitiría un espacio libre adecuado al menos en el lado con puertas y significaría que los pasajeros podrían salir de los vagones si el tren se detuviera debajo de un puente. Tyler aceptó este acuerdo, y hasta hoy todos los vagones del Talyllyn tienen puertas en un solo lado, una característica inusual para un ferrocarril público. Sin embargo, esta característica se comparte con el vecino ferrocarril de Corris, aunque por razones diferentes. Tyler también exigió que se realizaran mejoras en las dos primeras locomotoras de vapor del ferrocarril, ya que la locomotora nº 1 sufría de un excesivo "movimiento vertical" y la nº 2 se decía que sufría de "oscilación horizontal". La nº 1 fue devuelta a su fabricante, donde se le añadió un juego de ruedas de arrastre para reducir el voladizo trasero. Se ajustaron los muelles del nº 2 y se acortaron las bielas para reducir su oscilación.
El éxito después de McConnel: 1886-1880s
El ferrocarril se inauguró con dos locomotoras, una de ellas de vagones y la otra de mercancías. Funcionaban bajo la regla de "una sola locomotora en vapor" para asegurarse de que no chocaran entre sí. Al principio, las locomotoras se guardaban en un cobertizo de madera en Ty Dwr, en la estación de Abergynolwyn. Esto ocurría cuando el departamento principal de ingeniería del Tayllyn se estaba construyendo en Pendre. El departamento de ingeniería se inauguró el 17 de febrero de 1867.
Cuando se inauguró Talyllyn había dos estaciones de tren que visitaba, una en Pendre y otra en Abergynolwyn. En 1867 se abrió la estación de Rhydyronen. En 1873 se abrieron las estaciones de Brynglas y Dolgoch. Finalmente, se abrió una línea que iba desde la estación de Abergynolwyn hasta el propio pueblo de Abergynolwyn. La gente podía bajar una colina desde la estación hasta el pueblo. Desde allí, la gente podía tomar uno de los muchos tranvías que recorrían el pueblo. Los suministros como el carbón, los materiales de construcción y otras cosas se enviaban por la pendiente desde la estación de tren hasta el pueblo.
El ferrocarril utilizaba locomotoras de vapor cuando se inauguró. Las dos locomotoras originales fueron fabricadas por Fletcher, Jennings & Co. de Whitehaven en Cumbria. Ambas se siguen utilizando hoy en día, pero muchas de las piezas interiores y exteriores han sido sustituidas. Talyllyn tiene un ancho de vía poco común. Se cree que coincide con el ancho de vía del ferrocarril de Corris. Las locomotoras de Talyllyn podrían ser las más antiguas de su clase por ajustarse a ese tipo de ancho de vía. Las locomotoras de Talyllyn y Dolgoch solían transportar pizarra desde la cantera de Tywyn. También transportaban otras cosas. Los trenes que transportaban personas, llamados trenes de pasajeros, viajaban entre Abergynolwyn, Dolgoch y Pendre. Los hombres que trabajaban en las canteras también viajaban en trenes, a pesar de que esos trenes no podían ser utilizados por el público. Esos trenes viajaban de Abergynolwyn a Alltwyllt y a Nant Gwernol.
La línea tuvo mucho éxito cuando se inauguró. En 1880, 300 personas trabajaban en la industria local de la pizarra. Cada año se enviaban por tren más de 8.000 toneladas largas (8.100 t) de pizarra. Más de 11.500 personas viajaron por primera vez en los trenes en 1867. En 1877, más de 23.000 personas utilizaban el tren.
Se gana menos dinero: 1880s-1910
A partir de la década de 1880, el "Grand Tour" fue muy popular entre la gente que visitaba la zona, llamados turistas. La gente podía tomar los trenes de Talyllyn y Corris y pasar por el lago Tal-y-llyn y Cadair Idris. Luego, a su regreso, podían utilizar los trenes de Cambrian Railways. La necesidad de pizarra disminuyó durante los últimos veinte años de la década de 1880. Muchas canteras despidieron a gente o cerraron. Incluso las canteras que extraían más pizarra debido al cierre de otras canteras acababan cerrando. Esto hizo que la necesidad de los trenes disminuyera y que las compañías ferroviarias ganaran menos dinero.
Haydn Jones : 1911-1950
Con el tiempo, la mayor cantera de la zona, Bryn Eglwys, cerró. La mayoría de las personas que tenían empleo en Abergynolwyn trabajaban en esa cantera. Muchas personas se vieron perjudicadas por el cierre. Un hombre que vivía en Abergynolwyn, llamado Henry Haydn Jones, compró Bryn Eglwys. También llegó a ser diputado por los liberales en representación de Merioneth. La cantera, que había cerrado, volvió a abrir en enero de 1911. Haydn Jones no tenía dinero para invertir en la cantera. Pero, cuando los trabajadores empezaron a trabajar en la cantera, sacaron pizarra de la sección "Broad Vein". Esa sección tenía pizarra que era muy dura. No era popular y la mayoría de la gente no quería comprarla. Dejaron de sacar pizarra de la Veta Ancha y empezaron a sacar pizarra de la "Veta Estrecha", que tenía pizarra más blanda y que la gente quería comprar. Era muy caro construir una nueva mente en la Veta Estrecha. Así que, para ahorrar dinero, Haydn Jones hizo entradas muy pequeñas en la mina, que fueron consideradas inseguras por mucha gente. Las ventas de pizarra aumentaron durante la Primera Guerra Mundial porque la gente empezó a construir nuevos edificios después de que fueran destruidos en la guerra.
Una vez terminada la guerra, y después de 1920, la gente empezó a viajar más para ver los lugares de interés de Gran Bretaña. El número de personas que escribían en el Talyllyn aumentó y los lugares que antes almacenaban pizarra se utilizaron para albergar a la gente, en su lugar. Los turistas podían incluso alquilar vagones de pizarra, que se utilizaban únicamente para transportar la pizarra, como una experiencia divertida. Se utilizaba un ferrocarril de gravedad para trasladar a la gente en los vagones. A partir de la década de 1930 ya no se podía viajar en los vagones. Los turistas trajeron más dinero a la zona y ayudaron a la supervivencia del ferrocarril, pero, Haydn Jones nunca ganó dinero.
El contrato de alquiler de Bryn Eglwys terminó en 1942. Pero Haydn Jones podía renovarlo cada año. La gente seguía visitando la zona como turistas. En octubre de 1942, circulaban dos trenes de ida y vuelta los lunes, miércoles y viernes. El viaje duraba 45 minutos de ida. Los martes, jueves, sábados y domingos no permitían a la gente viajar en los trenes. En 1946, hubo un derrumbe en Bryn Eglwys. La cantera fue calificada de insegura y la gente no podía utilizarla. Se cerró. Haydn Jones siguió dirigiendo el ferrocarril y dijo que lo haría hasta su muerte. En 1947, la mayoría de los ferrocarriles de Gran Bretaña fueron comprados por el gobierno. Talyllyn siguió siendo propiedad de Haydn Jones. Entre 1947 y 1949, la gente podía montar en el tren dos días a la semana. Haydn Jones murió el 2 de julio de 1950. El ferrocarril siguió funcionando hasta el 6 de octubre.