Первая в Советском Союзе и в мировом масштабе детская железная дорога была открыта в Москве в 1932 году. Она проработала недолго: в середине 1930-х годов перед правительством страны встала задача подготовки новых профессиональных кадров для железнодорожного хозяйства. Детские железные дороги стали площадкой, где школьники могли получить практические навыки в области железнодорожной техники и подготовиться к поступлению в профильные учебные заведения.
В период становления такие учебно‑производственные участки дополнительного образования возникали одновременно в нескольких крупных городах страны. В Ростове‑на‑Дону торжественное открытие местной детской железной дороги состоялось 9 ноября 1940 года, ровно 85 лет назад.
На момент открытия ростовская детская железная дорога имела протяжённость 3,5 километра и включала две станции — имени Лазаря Кагановича (народного комиссара путей сообщения) и Деповская. По конфигурации она соответствовала типичным для того времени узкоколейным детским дорогам.
Исторические источники указывают, что на первых этапах для движения использовались не специально сконструированные детские подвижные составы, а стандартные узкоколейные локомотивы и вагоны. Первым локомотивом, отправившимся в рейс в 1940 году, стал паровоз ЮП‑305. Несмотря на аббревиатуру (Юный пионер), этот паровоз являлся стандартным узкоколейным локомотивом 159‑й серии, изготовленным на Подольском заводе.
В годы Великой Отечественной войны детская железная дорога была эвакуирована в Тбилиси. Движение по обновлённому малому кольцу длиной 2 километра было возобновлено 2 мая 1947 года.
К 1949 году сеть ростовской детской железной дороги расширилась до трёх станций: Победа (ранее — Кагановича), Оборонная (ранее — Деповская, ныне — имени Вити Черевичкина) и Солнечная. К имеющемуся паровозу ЮП‑305 добавился паровоз Кч4‑101, выпущенный в 1949 году заводом «Шкода» в Чехии. Ранее этот локомотив был установлен на Привокзальной площади в Ростове. В 1961 году детской железной дороге было присвоено имя Юрия Гагарина.
В разное время на маршрутах дороги курсировали составы с названиями «Малыш», «Голубой экспресс», «Зеленый экспресс», «Октябренок», «Пионер», «Мирный», «Атаман Платов», «Тихий Дон».
В 2006 году на линии была проведена очередная реконструкция. Осуществлён выборочный ремонт рельсового полотна и замена стрелочных переводов в районе депо. Все стрелочные переводы были модернизированы и оснащены электроприводами. Кроме того, установили девять светофоров, а четыре железнодорожных переезда оснастили световой и звуковой сигнализацией.
В 2018 году руководство приняло решение о проведении масштабной реконструкции, включавшей полную замену рельсов и ремонт мостового сооружения. В результате этих работ движение по всей протяжённости детской железной дороги было приостановлено на четыре года.
Изначально планировалась лишь замена рельсо‑шпальной решётки. Затем было принято решение о комплексной модернизации с капитальным ремонтом вагонного и локомотивного депо, зала ожидания и учебного кабинета в административном здании, а также о благоустройстве прилегающей территории.
В феврале 2020 года сроки реконструкции были пересмотрены, и была объявлена задержка работ в связи с существенным увеличением объёма выполняемых мероприятий. Модернизация была завершена в 2022 году. В парке Островского появилась обновлённая железнодорожная инфраструктура — современные рельсы, уложенные на железобетонные шпалы, что позволило повысить безопасность движения и увеличить срок эксплуатации линии.