Дитяча залізниця у Тбілісі є першою офіційно відкритою дитячою залізницею не тільки в Грузії, але і в світі. Ідея будівництва дороги з'явилася у 1933 р. під час обговорення споруди діючого макета залізниці на дитячої технічної станції в Тбілісі. Згодом було прийнято рішення побудувати повноцінну залізницю, яка стала в подальшому навчальним проектом.

У вересні 1934 р. почалося будівництво дороги. В червні 1935 р. відбулося її урочисте відкриття. Спочатку дитяча залізниця мала довжину всього 400 м. В 1935 р. після відкриття був складений новий проект продовження залізниці до 1600 м, однак дорогу продовжили лише на 800 м.

Першим паровозом, який з'явився на дорозі, став вузькоколійний паровоз, вироблений в Німеччині на заводі Юнга. Під час Великої Вітчизняної війни на тбіліській залізниці також експлуатувався мотовоз Муг/2, евакуйований з Ростовської дитячої залізниці. У післявоєнні роки В роботу надійшов ще один паровоз серії 159. Після надійшло ще два тепловози ТУ3-035 (1971 р.) і ТУ7-2044 (1987).

У 1960-ті рр. станції Дитячої залізниці зазнали великої реконструкції, під час якої на станціях Сонячна і Піонерська були зведені нові будівлі вокзалів і демонтовано глухий кут біля депо. Крім того, були вкорочені тупики на коліях станції Піонерська.

На початку 1990-х рр. з-за напіввійськового стану в країні Дитяча залізниця була закрита. Через деякий час робота дороги відновилася, але вже не в якості навчання юних залізничників, а для звичайних прогулянкових перевезень. Рухомий склад складався з тепловоза ТУ7-2044. Паровоз Ак-1721 був встановлений на станції Піонерська в якості пам'ятника.

У 2009 р. рух єдиного тепловоза припинилося, головна причина - несправність. У 2012 р. рух на Дитячій залізниці відновилося. На новому поїзді можна відправитися на прогулянку по парку і подивитися на дивом уцілілий паровоз Ак-1721.