A la fin du XIXe siècle, la compagnie des chemins de fer Paris – Orleans décide de compléter son réseau par une ligne, à voie unique, reliant Etampes à Auneau (Eure-et-Loire) afin de desservir la partie nord de la plaine de la Beauce.
Le service début en 1893. Au départ d’Etampes, la voie emprunte la vallée commune à la Chalouette et à la Louette, en longeant la rive gauche de cette dernière rivière. La première gare du trajet est celle de Saint-Hilaire, qui dessert également le bourg voisin de Chalo-Saint-mars. Le service des voyageurs, suspendu en 1939, n’est pas repris après la Guerre. En revanche, le trafic des marchandises continue jusque vers 1955, alimenté principalement par des trains d’ordures ménagères parisiennes à destination du site d'enfouissement de Saint-Escobille, site créé par la Ville de Paris, en bordure de la voie ferrée et à une dizaine de kilomètres plus à l’ouest. Après la fermeture définitive de la ligne, l’emprise de la voie entre Etampes et Saint-hilaire devient une piste cyclable, tandis que la municipalité de Saint-Hilaire acquiert la gare et la transforme en salle des fêtes, désignée plus couramment comme « salle polyvalente ».