Die Kyffhäuser Kleinbahn AG (ab 20.August 1943 Kyffhäuser Eisenbahn AG) wurde 1913 vom Preußischen Staat, der Provinz Sachsen, dem Fürstentum Schwarzburg-Rudolstadt sowie Kommunen und Privatleuten gegründet. Sie erbaute eine normalspurige Kleinbahn am Nordrand des Kyffhäuser-Gebirges in der Goldenen Aue. Die 29 km lange Strecke begann am Bahnhof Berga-Kelbra an der Hauptbahn Halle – Nordhausen und führte über Kelbra, wo der Betriebsmittelpunkt war, und Tilleda meist auf preußischem Gebiet in östlicher Richtung nach Artern an der Unstrut an der Bahnlinie Sangerhausen – Erfurt. Nur 4 km lagen im Fürstentum Schwarzburg-Rudolstadt.
Kriegsbedingt verzögerte sich der Bau der Bahn, die nur abschnittsweise eröffnet werden konnte. Es begann am 13.November 1915 mit Güterverkehr und am 30.Mai 1916 mit Personenverkehr bis Hackpfüffel; am 21. Dezember 1916 war die ganze Strecke voll in Betrieb.
Zur Verbesserung des Personenverkehrs wurden zeitweise Triebwagen eingesetzt; auch eine bahneigene Omnibuslinie Berga-Kelbra – Tilleda wurde ab 15. Mai 1930 betrieben.
Den Betrieb führte der Provinzialverband Sachsen – Eisenbahn-Abteilung - in Merseburg, seit Oktober 1945 die Sächsischen Provinzbahnen GmbH. Obwohl die Aktien zu fast 80% im Staatsbesitz waren, wurde die Gesellschaft enteignet und im Juli 1948 den VVB Landesbahnen Sachsen-Anhalt zugewiesen. Von dort kam sie am 1.April 1949 zur Deutschen Reichsbahn
Der Personenverkehr wurde bereits am 5.Mai 1966 eingestellt, der Güterverkehr folgte einige Zeit später.