Il tracciato della linea Faentina iniziava dai binari 15 e 16 della stazione S. Maria Novella occupando poi i binari della Firenze-Roma sino al bivio del Pellegrino: qui cominciava la vera e propria ferrovia per Faenza. Oggi la  linea Faentina parte dai binari 17 e 18 della stazione di S. Maria Novella in direzione San Marco Vecchio e Pian di Mugnone. Alcuni treni passano ancora dalla stazione Firenze Campo di Marte, superata la quale, la linea costeggia il torrente Mugnone rasentando la cinquecentesca Villa Salviati, per poi immergersi nel suggestivo panorama dell’Appennino. In alto a destra è lo splendido colle della millenaria, etrusca Fiesole.
Si oltrepassano la piccola galleria di "Monterinaldi" e quella di "Spiccarello" a ridosso di Fiesole, uscendo a Pian di Mugnone e giungendo alla stazione di Caldine/Fiesole.Si incontrano quindi la galleria di S. Andrea a Sveglia completamente in curva a sinistra e la galleria di Pratolino con i suoi 3.584,30 mt. la seconda per lunghezza di tutta la linea Faentina dopo quella dell’Appennino o degli Allocchi.Si esce poco oltre il paese di Fontebuona nella stretta valle del Torrente Carza. La ferrovia oltrepassa la stazione di Vaglia e di San Piero a Sieve attraversa il fiume Sieve per entrare nel cuore del Mugello.
La linea taglia la statale per Scarperia - il Giogo - Imola e rasentando sulla destra questa strada ed il fiume raggiunge la stazione di Borgo San Lorenzo.