Tegelijk met de opening van deze spoorlijn, die bij aansluiting Loolaan West aansloot op de lijn Den Haag HS - Scheveningen Kurhaus, werd ook een verbindingsbaan naar de spoorlijn Den Haag HS - Scheveningen Kurhaus richting Scheveningen geopend, die ook bij de aanleg van dubbelspoor en bovenleiding werd voorzien. Hierdoor ontstond bij de Loolaan een driehoek met daar middenin een seinhuis die de aansluitingen (Loolaan West, Loolaan Zuid en Loolaan Noord) bediende.

In 1909 werd de lijn bij Rotterdam Kleiweg met een verbindingsbaan verbonden met station Rotterdam Delftse poort via de lijn Rotterdam DP - Rotterdam Maas. Deze (vanaf begin?) dubbelsporige verbindingsboog werd in 1927 geëlektrificeerd.

De HSM (Hollandse IJzeren Spoorwegmaatschappij), die de lijn Amsterdam - Rotterdam exploiteerde zag in de ZHESM een bedreigende concurrent en zorgde als in 1908 voor een belang in de ZHESM. In 1923 werd de ZHESM werd uiteindelijk overgenomen door de HSM, waarbij de ZHESM in naam bleef bestaan en onder die naam ook de spoorlijn Den Haag HS - Scheveningen Kurhaus bleef exploiteren. Na de overname werd in datzelfde jaar de bovenleiding met de bijbehorende systemen omgebouwd of vervangen voor het gebruik van 1500 V gelijkstroom, waarmee het spanningsysteeem van 10000 V wisselstroom voorgoed verdween.

Vanaf 1938/1939 werd de exploitatie en eigendom van deze lijn overgenomen door de NS (Nederlandse Spoorwegen), waarmee ook de naam ZHESM verdween.

In 1951 werd de lijn bij Rotterdam Kleiweg met een enkelsporige en bij aanleg geëlektrificeerde verbindingsbaan verbonden met station Rotterdam Noord Goederen via de lijn Rotterdam DP - Rotterdam Maas.

Op 4 oktober 1953 werd het tracégedeelte tussen aansluiting Loolaan (West) en Scheveningen van de lijn Den Haag HS - Scheveningen Kurhaus en de verbindingsbaan richting Scheveningen gesloten, waarna deze werden opgebroken. Het overgebleven gedeelte (tussen Den Haag HS en Loolaan aansluiting) werd toegevoegd aan de Hofpleinlijn.

Op 28 september 1975 werd de verbindingsbaan tussen Den Haag Laan van Nieuw Oost-Indië en station Den Haag Centraal geopend. Tegelijkertijd werd de verbinding tussen Den Haag Laan van Nieuw Oost-Indië en Den Haag Hollands Spoor gesloten. Daarna werden bij station Den Haag Hollands Spoor de voormalige perrons van de ZHESM afgebroken en werd het tracégedeelte Den Haag Laan van Nieuw Oost-Indië en Den Haag Hollands Spoor toegevoegd aan de spoorlijn Amsterdam - Rotterdam.

In mei 1977 werd de Zoetermeer Stadslijn geopend, dat aan deze spoorlijn nabij Nootdorp aansluit. Hierdoor steeg de belangrijkheid van de lijn voor de regio.

In 2003 ging het beheer en eigendom van de Hofpleinlijn over naar ProRail.

In 2006 veranderde de situatie opnieuw: Toen bekend werd dat op 3 juni 2006 de Hofpleinlijn zou worden overgedragen aan RandstadRail, een samenwerking van vervoersmaatschappij RET en vervoersmaatschappij HTM, nam de NS op 25 mei 2006 op gepaste wijze afscheid van de Hofpleinlijn. Nadat de laatste NS-trein op 2 juni 2006 reed, werd op 3 juni de exploitatie, het beheer en eigendom van de Hofpleinlijn overgedragen aan RandstadRail.

Voor de exploitatie met lightrail- en metrotreinen moest de lijn worden omgebouwd. Na de overdracht op 3 juni 2006 kon deze ombouw, waarbij al eerder voorbereidingen werden getroffen in volle gang worden gezet en werd deze voltooid op 10 september 2006. Op 11 november 2006 werd de lijn officieel heropend als onderdeel van RandstadRail.

Na enkele ongevallen, met als oorzaak technische mankementen en dat de exploitatie onvoldoende was getest, werd het tracé tussen Nootdorp Oost en Den Haag Centraal op 29 november 2006 opnieuw gesloten. Toen de lijn weer werd goedgekeurd kon op 3 september 2007 de exploitatie weer worden hervat.

Voor de aanleg van het tracé (tunnel) tussen Rotterdam Kleiweg en Rotterdam Centraal Station (Statenwegtracé), werden beide verbindingsbanen vanaf Rotterdam Kleiweg (Rotterdam Melanchtonweg) naar de spoorlijn naar Rotterdam Centraal op 3 juni 2006 gesloten en daarna afgebroken.

Momenteel is de lijn in gebruik als lokaalspoorlijn en is regionaal van groot belang. Verwacht wordt dat medio 2008 het nieuwe Statenwegtracé gereed zal zijn. Het tracégedeelte tussen Rotterdam Kleiweg (Rotterdam Melanchtonweg) en Rotterdam Hofplein zal dan worden gesloten.