Midtjyske Jernbaners historie som sådan er måske ikke så lang, da selskabet først blev dannet i 2008 efter fusion mellem Lemvigbanen og den anden, daværende privatbane i Region Midtjylland, Odderbanen. Odderbanen blev i 2016 en del af Aarhus Letbane.
Lemvigbanens historie går dog helt tilbage til 1879, hvor strækningen fra Vemb til Lemvig blev indviet. Der gik ikke mange år, før man begyndte at arbejde på at få anlagt en bane fra Lemvig til Thyborøn. Denne blev indviet i 1899.
Banen havde et meget uheldigt år i 1908, hvor Lemvig Station brændte. Det gav plads til den nuværende hovedbygning, der blev færdig i 1909. På det tidpunkt var der lejligheder til flere af banens ansatte på 1. sal, men som årene gik, er disse blevet inddraget til kontorer og lokaler med andet formål.
Det gav umiddelbart mange hovedbrud at have anlagt bane så tæt på havet og fjorden, så man kæmpede i mange år med at kunne holde især stykket mellem Harboøre og Thyborøn fri for oversvømmelser. Faktisk var man ved at opgive at holde det kørende, og havde sendt ansøgning til ministeriet om at måtte nedlægge driften mellem Harboøre og Thyborøn pga. sporets tilstand. Der blev heldigvis iværksat en redningsplan, som i 1921 også førte til sammenlægning af de to baner, VLJ og LTJ – dermed var Vemb-Lemvig-Thyborøn Jernbane en realitet. I 1950’erne valgte man at omlægge banen til den placering, den har i dag.
Gennem alle årene har der været såvel person- som godstrafik på banen.
Under besættelsen blev der transporteret meget materiale (og mandskab) ud til bunkerbyggerierne langs kysten. Der var dog flere tilfælde af sabotage på Lemvigbanen, men ikke noget, der kostede liv. Faktisk deltog flere af banens medarbejdere i sabotagen.
Banens gamle remise beliggende lige op til Storegade blev i 1979 erstattet af et moderne og funktionelt værksted på Fabriksvej. Her holdes banens materiel vedlige.
I dag er der mange, der bruger toget både til skole og arbejde, og i sommerperioden er der mange glade turister i egnens sommerhuse. En tur med Lemvigbanen er et populært indslag i ferien, og Victoria Street Station kan være en af de travleste stationer på turen, når sommeren er på sit højeste.
I 2025 blev de gamle Y-tog, der har kørt på Lemvigbanen siden 1983 og er kendt fra Tørfisks “VLTJ”-sang, erstattet af batteritog – Danmarks første batteritog. Her begyndte en helt ny rejse – en naturlig rejse.